주파수의 영향력은 '전 계통적'이며, 전압의 영향력은 '국지적'이다
계통의 총 발전력 = 총 부하 + 총손실
총 발전력 > 총 부하 + 총손실
- 부하보다 공급 발전력이 높아 속도 상승 = 주파수 상승
총 발전력 < 총 부하 + 총손실
- 공급 부족 현상으로 속도가 감소 = 주파수가 감소
* 결국 계통 주파수 변동의 원인은 부하의 변동이라 말할 수 있다.
계통 부하의 증감 시 병렬 운전 중인 발전기들이 각자의 고유의 속도 조정률에 의해 부하를 분담하게 된다.
속도조정률
속도 조정률이 작으면 부하분담이 크고 주파수 변동이 작아진다. 즉 조속기가 민감해진다.
속도 조정률은 수력기는 3~5%, 화력기는 4~5%로 수력기가 속도 조정률이 작아 민감한 조속기를 가지고 있다고 말할 수 있다.
속도 조정률이 작은 수력기가 부하 추종성이 우수하여 계통 주파수 조정용 발전기에 사용된다 (수력 및 가스터빈)
계통 부하 변동 시 별도의 제어 없이 각 발전기의 고유의 속도 조정률에 의한 계통 특성으로 부하 분담을 하는 것을
'G.F 운전=조속기 프리 운전'이라고 한다.
조속기 프리 운전은 원시 제어 방식으로 발전기의 병렬운전 유지를 목적으로 한다.
발전기 주파수 특성 그래프에 따라 P만큼 부하 증가 시 F만큼 주파수가 하락하게 된다.
고품질의 전기를 공급하기 위해서는 정주파수 정전압의 전기를 공급하여야 하므로 정격 주파수로의 회복이 필요하다.
AFC 운전으로 계통 주파수를 회복하게 된다.
예를 들어 사고 발생 시 사고 발전기의 동기 탈조로 사고 발전기가 분담하는 부하만큼 타 병렬 발전기에서 부하를 분담하여야 하고, 이는 부하 증가로 볼 수 있다.
부하 증가 분을 각 발전소에서 발전기 고유의 속도 조정률에 의해 G.F 운전으로 분담하게 되고 부하 분담 이후 안정화된다. 이때 각 발전기가 분담하는 부하는 전보다 증가하였으므로 부하 증가로 인한 주파수 감소 현상이 발생한다.
(감소 주파수에서 안정화)
전기 품질 유지를 위해 계통 주파수를 회복이 필요하므로 AFC 운전으로 조정용 발전소에서 강제로 출력을 상승시킨다.
조정용 발전소에서 강제로 출력을 상승시켜 총 발전력 > 총 부하 + 총손실 현상이 발생하므로 각 병렬 운전 중인 발전기에서 조정용 발전소에서 담당하는 부하만큼 부하를 감소시켜 부하를 재조정한다. 이때 각 발전기의 부하 분담량이 감소하여 결과적으로 계통주파수가 회복된다.
AFC를 통한 주파수 제어의 목적은 전기 품질의 유지에 있으며, 경제성은 고려되지 않는다.
전기 공급에 품질 및 경제성 또한 고려되어야 하기 때문에 AFC운전과 ELD 시스템을 연계하여 사용한다.
ELD는 경제 부하 배분으로 '화력 발전소 연료비를 최소화'하는 조건으로 발전소 출력을 재조정한다.
결과적으로 AFC는 정주파수 유지로 전기의 품질을 담당하고 ELD는 화력 발전소 연료비 최소화 운전으로 전기 공급의 경제성을 담당한다.
이러한 연계 시스템을 AGC 운전(자동 발전제어)라고 한다.
부하 변동에는 3가지 종류가 있다.
장주기 변동분 / 단주기 변동분 / 미소 변동분으로 구성된다.
미소 변동분의 경우 수초~2,3분의 부하 변동분으로 G.F 운전으로 흡수한다.
단주기 변동분의 경우 2-3분에서 십 수분 주기의 변동분으로 AFC 운전으로 흡수한다.
장주기 변동분의 경우 주기 십 수분 이상의 변동분으로 ELD 운전으로 흡수한다.
※ 개인 공부 정리 자료입니다.