[발송배전기술사 제140회 4교시 2번]

4교시 2번 · 25점 · 6문제 중 4문제 선택 · 100분

태양광, 풍력 등의 인버터 기반 재생에너지가 확대되면서 전력망의 관성은 점차 감소하고 있다. 전력망 관성을 중심으로 다음을 설명하시오.

  1. 관성의 개념 및 역할
  2. 인버터 기반 재생에너지의 문제점
  3. 관성 감소에 따른 영향
  4. 전력망 보강 방안 (발전, 송전, 배전 단계로 구분 기술)
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답안 구조

  1. 개요
  2. 전력망 관성의 개념 및 역할
  3. 인버터 기반 재생에너지의 문제점
  4. 관성 감소에 따른 전력망 영향
  5. 관성 감소 전력망 보강 방안
  6. 결론

용어 정의

관성
전력계통 내 동기 발전기 등 회전기기의 운동에너지 저장 능력으로, 주파수 변화 발생 시 변화율을 억제하여 주파수 안정화에 기여하는 특성.
인버터 기반 재생에너지 (IBRs)
태양광, 풍력 발전과 같이 전력 변환 장치(인버터)를 통해 계통에 연계되는 발전원으로, 회전 질량이 없어 자체적인 관성 제공이 어려운 특징.
주파수 변화율 (RoCoF)
전력 계통 내 발전과 부하 불균형으로 인해 발생하는 주파수의 초당 변화율을 의미하며, 관성 감소 시 증가하는 경향.
가상 관성 제어
인버터 기반 자원에 관성 특성을 모의하여 주파수 변화에 대응하도록 제어하는 기술로, 계통 관성을 보충하는 역할.

핵심 내용

1)

  • 전력계통 관성의 정의
  • 회전 질량 및 운동 에너지 저장
  • 주파수 변화율(RoCoF) 억제 기능
  • 동기 발전기의 관성 기여
  • 주파수 안정화 핵심 역할

2)

  • 회전 질량 부재에 따른 관성 미제공
  • 인버터 기반 발전원의 계통 연계 특성
  • 주파수 안정성 유지 난이도 증가
  • 순간적인 주파수 변동에 취약
  • 전력계통 약화 요인 작용

3)

  • 주파수 변화율(RoCoF) 급증
  • 주파수 최저점(Frequency Nadir) 하락 심화
  • 전력계통 안정도 저하 및 불안정 증대
  • 계통 보호 계전기 오동작 가능성 증가
  • 광역 정전 발생 위험 증대

4)

  • 발전 부문: 동기 조상기 도입 및 확충
  • 발전 부문: 가상 관성 제어(Virtual Inertia) 기술 적용
  • 발전 부문: 에너지 저장 장치(ESS) 연계 확대
  • 송전 부문: 고장전류 제한 장치 설치
  • 송전 부문: FACTS 설비 활용 및 계통 강도 보강
  • 배전 부문: 마이크로그리드 구축 및 수요 반응(DR) 활용

AI 작성 답안 개요 · 검수 전 · 채점기준과 기준답안은 공개되지 않습니다. 참고용 개요입니다.

출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)

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