직렬리액터, 분로리액터, 한류리액터, 소호리액터, 직류리액터 | 전력 시스템에서의 리액터 종류와 기능

전력 시스템에서 리액터는 다양한 목적으로 사용되며, 각각의 종류는 특정한 운영 및 안정성 측면에서의 요구에 부응합니다. 이번 글에서는 주로 사용되는 네 가지 리액터인 직렬리액터, 분로리액터, 한류리액터, 소호리액터, 직류리액터에 대해 자세히 알아보겠습니다.

1. 직렬리액터 (Series Reactor)

 

1.1 직렬리액터 기본 개념

콘덴서와 직렬로 연결되어 운전되는 리액터입니다.

주로 콘덴서 투입 시 돌입전류 억제, 고조파 확대 방지, 계전기 오동작 방지, 파형 왜곡 방지 등의 목적으로 사용됩니다.

1.2 직렬리액터 기능

돌입전류 제어: 콘덴서 투입 시 발생하는 돌입전류를 억제하여 시스템의 안정성을 유지합니다.

고조파 제거: 시스템에서 발생하는 고조파 (보통 제5고조파)를 최소화하여 전력 품질을 향상시킵니다.

계전기 오동작 방지: 계전기의 오동작을 방지하여 전력 시스템의 신뢰성을 향상시킵니다.

 

1.3 병렬 콘덴서 (전력용 콘덴서 Static Condenser) 

콘덴서에 진상 무효전력을 공급하여 역률 개선합니다.

선로의 고조파는 대부분 3고조파와 5고조파인데 3고조파는 △결선으로 억제가 가능하며 5고조파는 직렬콘덴서로 억제하게 됩니다.

 

(참고: 직렬콘덴서는 송전선에 직렬로 연결하여 전압강하를 개선하고 전압변동률을 감소하며, 최대 송전전력을 증가하여 안전도를 향상시킵니다. P = (Es Er / X) x Sinδ)

 

 

전력용 콘덴서와 직렬리액터

 

 

방전코일: 콘덴서를 회로로부터 분리할 때 잔류 전하를 방전시키는 역할을 합니다. (5초 이내 50V이하로 바전)

 

콘덴서 용량결정 = 부하용량 x [SQRT (1/현재역률-1) - SQRT(1/목표역률-1)]

 

1.4 직렬리액터 용량 결정 

 

 

따라서 직렬리액터는 콘덴서의 용량성 리액턴스의 4%가 이론 용량인데 실제로는  콘덴서의 단자전압 상승과 콘덴서 용량 증가 등으로 직렬공진 (Xl = Xc)을 억제하기 위해 6%를 사용합니다.

 

 

2. 분로리액터 (Shunt Reactor)

 

2.1 기본 개념

페란티현상 방지: 주로 장거리 송전선로에서 발생하는 수전단 전압 상승을 억제하는 데 사용됩니다.

2.2 기능

수전단 전압 억제: 장거리 송전선로에서의 수전단 전압 상승을 방지하여 시스템의 안정성을 유지합니다.

경제성: 비교적 저렴하게 설치 및 유지보수가 가능하며, 효과적으로 무효전력을 상쇄합니다.

 

3. 한류리액터 (Limiting Current Reactor, CLR)

 

3.1 사용 목적

단락 고장시 고장전류를 제한하여 차단기의 용량을 경감하는 데 사용됩니다.

수전설비 및 변압기 증설 없이 차단기를 그대로 사용할 수 있게 합니다.

 

한류리액터

 

3.2 특징

운전 손실 및 전압 변동률 고려: 한류리액터 설치로 인한 운전 손실 및 전압 변동률을 고려하여 최적의 용량을 계산합니다.

초전도한류기 개발: 미래에는 초전도 기술을 활용한 한류리액터의 개발이 기대됩니다.

 

4. 소호리액터 (Peterson Coil)

 

4.1 사용 목적

송전선의 중성점을 적당한 리액턴스로 접지하여 1선 지락 고장시 발생하는 지락전류를 상쇄시키는 데 사용됩니다.

이상전압 발생 억제, 고장점에서의 아크 발생 억제, 통신선 유도장해 최소화 등의 목적이 있습니다.

 

4.2 특징

일본이나 미국에서 사용 중이며 안정성이 뛰어납니다.

지락전류를 최소화하여 전력 시스템의 안전성을 향상시킵니다.

통신선 유도장해가 적고 과도안정도가 우수합니다.

 

5. 직류리액터

 

5.1 사용 목적

주로 HVDC 등 직류 송전에 사용되며 직류의 평활작용을 목적으로 사용합니다. 

5.2 특징

교류를 직류로 변환하기 알맞은 전압으로 변경 후, 변환소에서 사이리스터 등으로 직류를 변환하면 일정한 직류가 나오지 않습니다.  이때 직류리액터 (평활리액터)를 사용하면 사용하기 좋은 직류가 발생됩니다. 

쌍극 1회선 중성점 접지 방식 HVDC

 

직류리액터 (평활리액터)

 

이상 직렬리액터, 분로리액터, 한류리액터, 소호리액터, 직류리액터에 대한 글이었습니다.