⚡ 전기기사 전력공학 이론 : 03-05 계통 연계의 완벽 이해

전기기사 시험 합격을 위한 계통 연계 마스터 가이드

📚 목차

1. 계통 연계의 기본 개념
2. 계통 연계의 필요성과 장점
3. 계통 연계의 조건과 방법
4. 계통 연계 시 고려사항
5. 실전 문제 풀이
6. 자주 묻는 질문(Q&A)

1. 계통 연계의 기본 개념

1.1 계통 연계란? 🤔

계통 연계(Power System Interconnection)는 독립된 전력계통을 전력선으로 연결하여 하나의 통합된 계통으로 운영하는 것을 의미합니다.

1.2 계통 연계의 기본 구성

아래 그림은 기본적인 계통 연계 구성을 보여줍니다:

2. 계통 연계의 필요성과 장점

2.1 계통 연계의 필요성

1. 전력 품질 향상

   • 전압 안정성 개선
   • 주파수 안정성 확보
   • 고조파 저감

2. 경제성 향상

   • 설비 이용률 증가
   • 예비력 절감
   • 운영비용 감소

3. 신뢰성 향상

   • 전력공급 안정성 증가
   • 사고 시 상호 지원
   • 계통 강건성 개선

2.2 계통 연계의 경제적 효과

• 최대수요 감소: 5-15%
• 예비력 감소: 30-50%
• 발전비용 절감: 10-20%

3. 계통 연계의 조건과 방법

3.1 동기 투입 조건

동기 투입을 위해서는 다음 3가지 조건이 동시에 만족되어야 합니다:

1. 전압 크기 일치

   • 허용오차: ±5% 이내
   • 측정방법: 전압계 비교

2. 주파수 일치

   • 허용오차: ±0.2Hz 이내
   • 측정방법: 주파수계 비교

3. 위상각 일치

   • 허용오차: ±10° 이내
   • 측정방법: 동기검정기 사용

3.2 동기 투입 순서

1. 전압 조정 (AVR 사용)
2. 주파수 조정 (조속기 사용)
3. 위상각 조정 (동기검정기 확인)
4. 차단기 투입

4. 계통 연계 시 고려사항

4.1 기술적 고려사항

1. 보호협조

   • 계전기 정정값 조정
   • 보호구역 재설정
   • 차단용량 확인

2. 안정도 검토

   • 정태안정도
   • 과도안정도
   • 전압안정도

3. 고장전류 검토

   • 차단기 용량
   • 지락전류 증가
   • 보호기기 정격

4.2 운영상 고려사항

1. 부하분담

   • 경제급전
   • 최적조류계산
   • 손실최소화

2. 전압조정

   • AVR 운용
   • 무효전력 제어
   • 탭 변환기 조정

5. 실전 문제 풀이

5.1 기출문제 분석

📝 2023년 기출문제

문제: 계통연계 시 동기투입 조건으로 올바른 것은?

① 전압차 ±10%, 주파수차 ±0.5Hz, 위상차 ±15°
② 전압차 ±5%, 주파수차 ±0.2Hz, 위상차 ±10°
③ 전압차 ±3%, 주파수차 ±0.1Hz, 위상차 ±5°
④ 전압차 ±7%, 주파수차 ±0.3Hz, 위상차 ±12°

해설:

1. 동기투입 허용오차 기준
   • 전압차: ±5% 이내
   • 주파수차: ±0.2Hz 이내
   • 위상차: ±10° 이내
2. 정답: ②

6. 자주 묻는 질문(Q&A)

Q1: 계통연계가 실패하면 어떤 문제가 발생하나요?

A: 계통연계 실패 시 다음과 같은 심각한 문제가 발생할 수 있습니다:

1. 순환전류 발생으로 인한 기기 손상
2. 발전기 탈조 현상
3. 계통 불안정
4. 보호계전기 오동작

Q2: 계통연계 시 가장 중요한 점검사항은 무엇인가요?

A: 다음 사항들을 반드시 점검해야 합니다:

1. 동기투입 조건 만족 여부
2. 보호계전기 정정값 적절성
3. 차단기 용량 적정성
4. 통신 및 제어시스템 정상 동작

Q3: 신재생에너지 발전설비의 계통연계 특징은?

A: 신재생에너지의 계통연계 시 특별히 고려할 사항:

1. 출력 변동성 대책
2. 저전압 운전능력(LVRT)
3. 고조파 영향 검토
4. 단독운전 방지장치

Q4: 계통연계 시 보호계전 방식은 어떻게 되나요?

A: 주요 보호계전 방식은 다음과 같습니다:

1. 과전류 계전방식
2. 거리계전방식
3. 차동계전방식
4. 방향성 계전방식

💡 마무리

시험 준비 포인트

1. 동기투입 조건 완벽 숙지
2. 계통연계의 장점 이해
3. 기술적 고려사항 파악
4. 보호방식 이해

실무 적용 팁

1. 체크리스트 활용
2. 단계별 절차 준수
3. 안전수칙 엄수
4. 비상대책 수립