케이블에 흐르는 충전전류 발생원인, 문제점, 영향, 대책
1. 충전전류의 발생원인
1) 케이블의 정전용량이 크기 때문에 발생한다.
2) 단도체의 경우 케이블의 정전용량
[uF/km]
위 식에서 가공전선로의 경우 D가 등가선간거리이기 때문에 그 값이 크나, 케이블의 경우에는 절연반지름에 해당하므로, 정전용량이 가공전선로에 비해 30~40배 크다.
2. 충전전류의 문제점과 영향
1) 페란티 현상
송전단에 큰 부하가 걸려있을 경우에는 관계없으나 ,경부하 또는 무부하인 경우에 수단의 전압이 송전단의 전압보다 높게 상승하는 문제가 발생한다.
2) 발전기의 자기여자 현상
동기발전기의 경우, 역률 1의 전류가 흐르면 교차자화작용을 하고 지상전류는 감자작용, 진상전류는 증자작용을 하게 된다. 계통의 충전용량에 의하여 발전기에 진상전류가 흐르므로 증자작용을 해서 발전기의 자기여자현상을 발생시킨다. 역 여자능력이 없는 발전기의 경우 AVR로 전압상승을 억제 할 수 없는 경우도 발생한다.
3) 개폐서지의 증대
충전용량이 커지면 선로 차단시에 L과 C에 의한 전압진동이 심해져 재기전압이 높아지고 재점호를 유발시키므로 선로의 개폐서지를 증가시킨다.
4) 보호계전기의 오동작
충전용량이 크게 되면 사고시에 과도분 고조파 진동주파수의 영향으로 릴레이의 동작을 불확실히게 한다.
5) 유효전력 송전의 제한
장거리 케이블 전송로는 충전전류(무효전류)가 매우 커져 유효전류의 여유분이 매우 감소하므로 송전능력이 제한을 받는다.
3. 충전전류의 대책
1) 발전기의 자기여자 방지
자기여자를 방지하기 위하여 단락비를 크게 한다.
2) 분로리액터의 사용
수전단에 병렬리액터를 접속하여 진상 충전용량의 일부를 상쇄시킨다.
3) 동기발전기의 저 여자 운전
동기발전기를 저 여자운전하면 지상역률로 운전되므로 계통의 진상무효전력을 흡수한다.
4) 중성점 접지
개폐 이상전압을 억제하기 위하여 중성접을 직접접지한다.
5) 동기조상기의 지상운전
동기조상기를 지상운전하여 진상무효전력을 흡수한다.
6) FACTS(Flexible AC Transmission System : 유연송전시스템) 설비의 활용
SVC(Static Var Compensator),
STATCOM(STATic synchronous COMpensator) 등을 활용하여 전압강하를 보상한다.