전압조정

Voltage Regulation

전압조정은 부하 변동으로 생기는 수전단 전압 흔들림을 허용 범위 안으로 되돌리는 운전이에요. OLTC 탭, 무효전력 보상, AVR이 대표 수단이고 부하가 늘수록 강하가 커져요. 충전전류 때문에 경부하·장거리에서는 전압이 오히려 오를 수 있어요. 부하와 탭 위치를 바꿔 전압이 어떻게 회복되는지 살펴봐요.

전압은 왜 변동하는가?

📉 부하가 늘면 전압이 떨어진다

①선로 저항·리액턴스를 통해 전류 흐름 → 전압강하 발생

②부하↑ → 전류↑ → 전압강하↑ → 수전단 전압↓

③허용 전압 범위: 정격의 ±10% 이내 유지 필요

부하 [%]50%

전압조정 방법 3가지

① 탭 전환 (OLTC)

변압기 권수비 변경 → 2차 전압 조정

부하시 탭 전환기: 무정전 탭 조작 가능

② 무효전력 보상 (콘덴서·리액터)

Q 공급(SC) → 전압↑ / Q 흡수(SR) → 전압↓

연속·고속 제어: SVC, STATCOM

③ AVR (자동전압조정기)

발전기 여자전류 조정 → 단자전압 유지

응답속도: 수십ms. 발전기 전압 기준 유지

⚡ 충전전류와 충전용량

①충전전류: Ic = ωCwE = ωCw × V/√3 [A] (E: 상전압, V: 선간전압)

②충전용량: Y결선 Qc = ωCV² [var], Δ결선 Qc = 3ωCV² [var]

③장거리 선로: 충전전류↑ → 수전단 전압 상승(페란티) → 분로리액터 필요

④충전용량이 큰 케이블 선로에서는 전압 제어가 더욱 중요해진다

부하시 탭 전환기(OLTC) 동작

탭 위치0

🔧 OLTC 동작 원리

①탭을 올리면(+) 1차 권수 증가 → 권수비↑ → 2차 전압↓

②탭을 내리면(−) 1차 권수 감소 → 권수비↓ → 2차 전압↑

③부하 증가(전압↓) 시 → 탭 내림(−) → 2차 전압 회복

④OLTC: 부하 차단 없이 통전 중 탭 변환 가능

탭 전환 전압 조정

V₂ = V₁ × (N₂ / N₁) [V]

탭 1단 조정: 보통 ±2.5% (변압기 정격전압 대비)

AVR: 발전기 전압 자동 유지

전압 조정률

ε = (V₀ − V_FL) / V_FL × 100 [%]

V₀: 무부하 전압, V_FL: 전부하 전압. 작을수록 우수

🔄 AVR 피드백 제어 과정

①PT로 단자전압 검출 → 기준전압 Vref와 비교

②전압↓ → 편차 발생 → AVR이 여자전류↑ → 자속↑ → 전압↑

③발전기 전압을 수십ms 내 정격으로 복귀

시험 포인트

전압 조정률

ε = (V₀−VFL)/VFL × 100 [%]

작을수록 안정된 전압 공급

OLTC 탭 방향

전압↓ → 탭 내림(−) → 2차 전압↑

탭 1단 ≈ ±2.5% 조정

허용 전압 범위

정격전압 ±10% 이내 유지

KEC 기준: 공급전압 유지 의무

조정 수단 우선순위

AVR(빠름) → OLTC → Q보상(연속)

AVR: ms급, OLTC: 수초, SC: 단계적

🎯 시험 포인트

①전압 조정률 ε = (V₀−VFL)/VFL × 100%: 무부하/전부하 전압 비교

②OLTC: 부하 차단 없이 탭 전환, 탭↓→2차 전압↑ 방향 암기

③AVR: 여자전류 제어로 발전기 단자전압 ms급 유지

④충전전류 Ic = ωCwE, 충전용량 Qc = ωCV²: 장거리·케이블 선로 핵심

⑤허용 전압 범위 ±10%: KEC 규정

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 무부하 전압 240V, 전부하 전압 220V일 때 전압조정률[%]은? (답: ε = (240-220)/220 × 100 = 9.1%)

②[기출유형] 154kV 송전선, 길이 100km, C=0.01μF/km일 때 충전전류[A]는? (답: Ic = 2π×60×0.01×10⁻⁶×100 × 154000/√3)

③[기출유형] OLTC 탭을 (−) 방향으로 조작하면 2차 전압은 어떻게 변하는가? (답: 1차 권수 감소 → 권수비↓ → 2차 전압↑)