■. 장거리 송전 선로 전압 강하 개선의 조치 일환으로 송전 계통의 안정도 향상을 위해서 또한 루프 계통의 조류 분포 제어를 위해 아래 그림과 같이 송전 선로에 콘덴서를 직렬 설치하여 사용한다.
병렬 콘덴서 역시 전압 강하 개선 효과가 있지만 효과 면에서 직렬 콘덴서를 따라갈 수 없다.
직렬 콘덴서를 선로에 설치하게 되면 다음과 같은 장점과 단점이 있다.
참고로 국토 면적이 좁은 대한민국에선 현재 사용하고 있지 않으며 미국, 스웨덴, 뉴질랜드 등의 초고압 송전선로에 적용하고 있다.
◆. 직렬 콘덴서의 장점.
선로의 유도성 리액턴스를 보상하므호 선로의 전압 강하를 줄이게 된다.
전압 강하가 개선 되므로 수전단의 전압 변동율이 줄어 든다.
정태 안정도가 향상되므로 최대 송전 전력이 늘어난다.
부하 역률이 나쁜 선로일 수록 효과가 좋다. 즉, 시동이 빈번한 부하가 연결된 선로에 적용하는 것이 좋다.
◆. 직렬 콘덴서의 단점.
효과가 부하의 역률에 좌우 되므로 역률 변동이 큰 선로에는 적당하지 않다.
변압기의 자기포화 관련 철공진, 선로개폐기 단락고장 시 과전압 발생, 유도기와 동기기의 자기여자 및 난조 등의 이상 현상이 발생할 수 있다.
차동기 공진(SSR : Subsynchronous Resonance)이 일어날 수 있다.
여기에선 특별한 예로 흑연화로의 직렬 콘덴서 사용에 대해 살펴본다.
◈. 직렬 콘덴서(Series Capacitor)
직렬 콘덴서는 장거리 송전선로에 설치하여 선로의 유도성 리액턴스를 보상하여 전압강하를 경감하기 위해 사용한다.
상기 그림과 같이 장거리 송전선로의 중간에 1개소 또는 몇 개소에 콘덴서를 직렬로 삽입하게 된다.
이럴 때 합성리액턴스 X = XL – XC 가되어 선로의 리액턴스 성분은 감소하게 되고 이는 등가적으로 선로길이가 짧아지는 것과 같게 된다.
따라서 직렬콘덴서는 송전전압에 비하여 아주 긴 장거리 선로에 사용하는 것이 효과적이며 작동이 신속하고 부하변동에 대해 자율적이므로 전기로와 같은 부하변동이 빈번한 회로의 전압맥동 개선에도 효과적이다.
그러나 직렬 콘덴서는 선로의 리액턴스를 변화시킬 뿐 부하의 역률 개선에는 효과적이지 못하다.
즉, 전압변동 및 전압강하 개선의 주된 목적으로 사용하게 된다.
그런데 부하역률 개선을 위해 콘덴서를 직렬로 삽입하는 특수한 경우가 있다.
흑연화로(黑鉛化爐)의 콘덴서 설치?
흑연화로는 리액턴스가 로의 형상치수에 따라 거의 일정하게 되어 있음에 대해 그 저항은 흑연화의 앞선 상태에 따라 대폭적으로 변화하기 때문에 직렬콘덴서에 의한 리액턴스 보상이 효과적으로 이뤄진다.
흑연화로는 저전압 대전류의 부하가 되어 직렬로 삽입할 콘덴서 제작에 어려움이 있어 아래 그림과 같이 직렬변압기를 설치하고 이 2차에 콘덴서를 삽입한다.
