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전기기사 전기기기 · 동기조상기

Synchronous Condenser: 무효전력 보상

동기조상기는 축에 부하를 걸지 않은 동기전동기를 계통에 붙여 두고 여자만 조절해 무효전력을 주고받는 설비다. 과여자로 돌리면 앞선 전류를 받아 콘덴서처럼 역률을 개선하고, 부족여자로 돌리면 뒤진 전류를 받아 리액터처럼 전압 상승을 누른다. 콘덴서나 리액터와 달리 한 대로 두 방향을 모두, 그것도 연속으로 조정할 수 있다는 점이 시험에 가장 많이 나와요. 여자전류 슬라이더나 세 버튼을 움직이면 계통도의 전류 방향과 아래 무효전력 막대가 함께 바뀌어요.

동기조상기

🔌 부하 없이 도는 동기전동기
동기조상기는 축에 기계 부하를 걸지 않고 돌리는 동기전동기이다.
①유효전력은 손실분만 받으므로 거의 0 이고, 주고받는 것은 무효전력이다.
②과여자로 돌리면 앞선 전류가 흘러 콘덴서처럼 동작하고, 계통의 역률을 개선한다.
③부족여자로 돌리면 뒤진 전류가 흘러 리액터처럼 동작하고, 경부하 때 전압 상승을 누른다.
④여자전류만 바꾸면 무효전력의 크기와 방향을 연속으로 바꿀 수 있어요.

계통 안에서의 동작

150%

동기조상기 · 콘덴서 · 리액터

⚡ 동기조상기의 장단점
①앞선 쪽과 뒤진 쪽을 모두, 연속으로 조정할 수 있다(콘덴서와 리액터는 한쪽만, 계단식).
②회전체의 관성이 있어 계통의 과도 안정도에 보탬이 된다.
③송전선을 처음 충전하는 시충전에도 쓸 수 있다.
④단점은 회전기라서 설비비와 손실이 크고 유지보수가 필요하다는 점이에요.
과여자
E > V → 앞선 전류
콘덴서처럼 동작해 역률을 개선해요
부족여자
E < V → 뒤진 전류
리액터처럼 동작해 전압 상승을 누른다
💡 정지형 보상기(SVC · STATCOM)
요즘은 반도체로 만든 보상기가 동기조상기의 자리를 많이 넘겨받았다.
①SVC 는 사이리스터로 제어하는 리액터와 콘덴서를 묶은 장치이다.
②STATCOM 은 인버터로 무효전력을 만들어 낸다.
③다만 회전체가 없어 관성이 없으므로, 재생에너지가 많은 계통에서는 관성과 단락 용량을 보태려고 동기조상기를 다시 들이기도 해요.

시험 정리

동기조상기
부하 없이 도는 동기전동기
무효전력만 주고받는다
과여자 → 콘덴서
앞선 전류
역률 개선
부족여자 → 리액터
뒤진 전류
전압 상승 억제
가장 큰 장점
앞선 · 뒤진 연속 조정
콘덴서 · 리액터는 계단식
📝 시험 포인트
①동기조상기는 부하 없이 도는 동기전동기로, P 는 거의 0 이고 무효전력만 조정한다.
②과여자는 앞선 역률(콘덴서), 부족여자는 뒤진 역률(리액터)이다.
③가장 큰 장점은 앞선 쪽과 뒤진 쪽을 연속으로 조정할 수 있다는 것이에요.
④전력용 콘덴서는 앞선 쪽만, 분로리액터는 뒤진 쪽만 계단식으로 조정한다.
⑤시충전이 가능하고 과도 안정도에도 보탬이 되지만, 손실과 설비비가 크다.
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 동기조상기의 가장 큰 장점은? (답: 앞선 · 뒤진 무효전력을 연속으로 조정할 수 있다)
②[기출유형] 동기조상기를 과여자로 운전하면? (답: 앞선 역률이 되어 콘덴서처럼 동작한다)
③[기출유형] 조상 설비 가운데 계단식이 아닌 것은? (답: 동기조상기. 연속으로 조정한다)
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