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IEEE 2800-2022 강의 5부 — 7.2 전압 라이드스루: 두 개의 표, 누적 시간 창, 고장 중 전류 주입과 출력 복원

2026-09-10

IEEE Std 2800-2022 강의 연재. 표준 본문의 문장을 옮기지 않고 요구사항을 다시 서술하며, 각 요구사항 뒤의 §번호는 IEEE Std 2800-2022의 조항 번호다. 시리즈 목록은 Grid 코너에서 볼 수 있다. 이 글은 5부이다.

고장 중에 떨어지지 말라는 요구가 표준의 중심에 있는 이유

송전선에 고장이 나면 고장점 주변 수백 km의 전압이 몇 사이클 동안 급락한다. 보호계전기가 고장을 제거하면 전압은 돌아오지만, 그 사이 발전기가 스스로 떨어져 버리면 고장 하나가 발전 손실 사고로 커진다. 1부에서 본 2016년의 1,200 MW 탈락이 바로 이 경우였다. 전압 라이드스루(voltage ride-through)는 정해진 깊이와 시간의 전압 외란 동안 계통에 붙어 있고, 정해진 방식으로 전류를 흘리며, 전압이 돌아오면 정해진 속도로 출력을 되돌리라는 요구다. IEEE 2800-2022의 7.2가 그 내용이고, 4.7의 우선순위에서 5장과 6장의 모든 제어 기능보다 앞에 놓인다.

이 글의 논지는 다음과 같다. 7.2는 '얼마나 깊고 긴 전압 외란을 견디는가'(7.2.2.1의 표 11·12), '그동안 무슨 전류를 흘리는가'(7.2.2.3), '몇 번까지 견디는가'(7.2.2.4), '돌아온 뒤 얼마나 빨리 회복하는가'(7.2.2.6)라는 네 질문에 답하는 구조이며, 표의 숫자만 옮겨서는 요구를 잘못 읽는다. 누적 시간 창, 관련 전압의 정의, 허용 운전과 필수 운전의 차이가 숫자의 뜻을 바꾸기 때문이다.

7장 서두는 비정상 조건에 대한 응답이 계통 안정도와 설비 보호에 기여한다고 밝히고, 모든 성능 요구가 4.2의 RPA에서 4.3의 적용 전압을 기준으로 판정된다고 확인한다 7.1. 전압 보호 요구는 9.3을 따른다 7.2.1.

일반 요구와 두 개의 예외

전압 외란 라이드스루의 기본 RPA는 POM이고, 일부 요구는 유닛의 POC에 적용된다. 적용 주파수가 연속 운전 영역과 7.3.2의 주파수 라이드스루 필수 운전 영역 밖에 있으면 이 조항의 전압 라이드스루 요구는 적용되지 않는다 7.2.2.1. 플랜트는 이 조항의 능력을 제공하도록 설계되어야 하며, 라이드스루 영역 안의 전압 외란이 직접·간접 원인이 되어 자체 보호로 트립하거나 능력을 제공하지 못하면 표준 불이행이다 7.2.2.1.

예외는 둘이다. 첫째, RPA 적용 전압이 공칭의 50 % 미만으로 떨어지는 외란에서는 외란 후 피상전류가 외란 전 피상전류의 90 % 이상이면 적합으로 본다 7.2.2.1. 각주 86이 이유를 설명한다. 플랜트는 수십에서 수백 기의 유닛으로 이루어지고, 시험이든 시뮬레이션이든 모든 유닛이 모든 외란을 견딘다고 확언할 방법이 없으며, 외란 시점에 운전 중인 유닛 수도 매번 다르다. 100기 가운데 1기가 떨어진 것을 라이드스루 실패로 볼 수 없으므로 10 %의 확률적 여유를 둔 것이고, 다른 비율을 합의할 수도 있다. 둘째, 플랜트 내부, 연결계통(타이라인), 또는 플랜트와 TS를 잇는 유일한 경로인 TS 구간의 고장을 제거하기 위한 트립은 요구에서 제외된다 7.2.2.1.

연속 운전 영역은 500 kV를 제외하면 적용 전압 0.9 이상 1.05 이하, 500 kV 계통은 0.9 이상 1.10 이하다 7.2.2.1. 각주 87은 ANSI C84.1의 최대 전압이 500 kV에서만 1.10 p.u.(550 kV)이기 때문이라고 설명한다. TS 공칭전압이 ANSI 표준값과 다를 수 있으므로 TS 소유자는 p.u. 계산의 기준 전압을 지정해야 한다. 예로 525 kV를 기준으로 0.9~1.05를 연속 운전 영역으로 지정할 수 있다.

두 개의 표 — 보조설비가 있는가

플랜트는 적용 전압이 연속 운전 영역을 벗어나는 외란을 견뎌야 하되, 표 11이나 표 12의 전압 문턱보다 심하고 해당 시간보다 오래 지속되는 편차는 예외다. 어느 표를 적용할지는 12장의 플랜트 설계 평가에서 정한다 7.2.2.1. 표의 시간은 10초 창 안의 한 번 또는 여러 번 외란에 걸친 누적 시간이고, 1.05 초과 1.10 이하 구간만 3600초 창의 누적이다. 이 요구는 7.2.2.4의 연속 편차 요구의 제약을 받으며, TS 소유자는 다른 전압과 시간을 지정할 수 있다 7.2.2.1.

전압 라이드스루 곡선전압 라이드스루 요구 (표 11·12 재구성, 500 kV 이외 계통) — 세로축 전압, 가로축 누적 시간(로그)0.010.11101001000100000.00.20.40.60.81.01.21.4누적 시간 (s, 로그 눈금)RPA 적용 전압 (p.u.)연속 운전 영역 0.90~1.05 p.u.1.20 초과: 라이드스루 또는 트립 가능1.10~1.20: 필수 운전 1.0 s1.05~1.10 구간: 3600 s 창에서 누적 1800 s0.10 미만: 허용 운전0.25 미만: 필수 운전0.50 미만 1.2 s0.70 미만 2.5 / 3.0 s0.90 미만 3.0 / 6.0 s0.16 s0.32 s표 11: 라이드스루를 제한하는 보조설비가 있는 플랜트(풍력 등)표 12: 그런 보조설비가 없는 플랜트(태양광·ESS·VSC-HVDC)
그림 1. 표 11(실선)과 표 12(점선)의 라이드스루 요구를 전압-누적시간 곡선으로 그렸다. 부속서 D의 Figure D.5~D.8에 해당한다. 500 kV 계통은 1.05~1.10 구간의 시간이 무한이다(표 NOTE 1).
RPA 적용 전압운전 모드최소 라이드스루 시간 — 표 11최소 라이드스루 시간 — 표 12
1.20 초과라이드스루 또는 트립 가능해당 없음해당 없음
1.10 초과필수 운전1.0 s1.0 s
1.05 초과연속 운전1800 s (3600 s 창)1800 s (3600 s 창)
0.90 미만필수 운전3.00 s6.00 s
0.70 미만필수 운전2.50 s3.00 s
0.50 미만필수 운전1.20 s1.20 s
0.25 미만필수 운전0.16 s0.32 s
0.10 미만허용 운전0.16 s0.32 s

표 1. 표 11(라이드스루를 제한하는 보조설비가 있는 플랜트)과 표 12(없는 플랜트)의 요구값. 시간은 설계 기준이며 10 s 창의 누적이다.

두 표를 가르는 것은 '라이드스루를 제한하는 보조설비'의 유무다. 각주 89가 무엇을 뜻하는지 밝힌다. 대형 풍력 터빈 한 기에는 펌프와 팬을 돌리는 100~200 kW의 보조 전동기가 있고 해상 터빈은 400 kW를 넘는다. 이 전동기들은 kW급 표준 제품이어서 오랜 저전압 운전을 견디는 제품을 구하기 어렵고, 소량 특수 설계는 비용이 맞지 않으며, 안전 규정의 보호 요건도 걸린다. 연료전지도 비슷하다. 그래서 풍력 플랜트에는 저전압 시간이 짧은 표 11이, 태양광과 ESS처럼 그런 보조설비가 없는 플랜트에는 표 12가 적용된다(NOTE 3). VSC-HVDC로 연결된 격리 IBR은 에너지원과 무관하게 표 12다(NOTE 2). 여러 기술이 섞인 하이브리드 IBR 플랜트는 두 표를 조합할 수 있고 상호 합의로 정한다(NOTE 5).

각주 88은 4.3의 적용 전압 정의가 유효접지 계통에서 상전압을 포함한다는 사실의 함의를 적는다. 풍력 플랜트는 근접 3상 고장뿐 아니라 근접 1선지락 고장도 0.16초 동안 견뎌야 한다. TS 소유자는 덜 심한 고장(1선지락)에 더 긴 시간을 요구할 수 있다.

각주 90은 '연속 운전'과 '필수 운전'이 운전 모드를 가리키는 말이지 시간의 뜻이 아니라고 구분한다. 각주 91은 0.10 p.u. 미만을 허용 운전으로 둔 이유를 설명한다. 보호 관점에서는 저전압에서도 전류를 주입하게 하는 것이 직관적이지만, 그렇게 요구하면 동기 상실, 고장 제거 후 일시 과전압, 직류 측 전압 제어의 어려움 때문에 결국 트립할 수 있어 라이드스루라는 본래 목적을 해칠 수 있다. 그래서 이해관계자의 협의와 연구를 권한다.

적용 전압이 라이드스루 영역 밖이면 라이드스루나 출력 복원 요구는 적용되지 않지만 플랜트가 견디고 복원해도 된다. 이 표준은 의무적 전압 보호를 정하지 않는다 7.2.2.1.

누적 시간 창을 어떻게 읽는가 — 부속서 D

부속서 D는 곡선의 해석법 세 가지를 나열하고 그중 하나만 옳다고 밝힌다. 전압 편차와 시간을 곱한 면적도 아니고, 궤적을 덮어 보는 포락선도 아니다. 주어진 전압에서 그 전압의 지속 시간이 최소 라이드스루 시간을 넘을 때까지 트립하지 않는다는 전압-시간 곡선 해석이 표준의 해석이다 D.1. 풍력 플랜트는 60 % 전압(40 % 강하)을 최소 2.5초 견뎌야 하고, 그 시간은 10초 창 안의 누적이다.

누적 시간 창의 해석누적 시간 창의 해석 — 부속서 D의 예 2와 예 3 (0.70 p.u. 미만 2.5 s 요구, 10 s 창)0 s2 s4 s6 s8 s0.60.70.91.0예 2: 1 s 두 번0.70 미만 누적 2.0 s → 2.5 s 미만이므로 라이드스루 의무0 s2 s4 s6 s8 s0.60.70.91.0예 3: 2 s + 1 s0.70 미만 누적 3.0 s → 2.5 s 초과이므로 트립 허용
그림 2. 부속서 D 예 2와 예 3. 같은 10초 창에서 0.70 p.u. 미만 누적이 2.0 s이면 라이드스루 의무이고 3.0 s이면 트립이 허용된다.

예 4는 실제와 비슷한 복잡한 궤적이다. 전압이 10 % 아래로 내려가지 않으므로 전류 차단은 기대되지 않고, 0.25 미만 누적 0.1 s(요구 0.16 s), 0.50 미만 누적 1.1 s(요구 1.2 s), 0.70 미만 누적 2.4 s(요구 2.5 s)는 모두 견뎌야 하지만, 0.90 미만 누적 4.0 s는 표 11의 3.0 s를 넘으므로 풍력 플랜트는 트립할 수 있다. 같은 궤적을 태양광 플랜트에 적용하면 표 12의 6.0 s보다 짧으므로 견뎌야 한다 D.1. 문턱마다 따로 누적을 세고, 가장 얕은 문턱의 누적이 가장 길어지므로 대개 그 문턱이 판정을 가른다.

연속 운전 영역 안의 외란과 역상 전압 예외

적용 전압이 연속 운전 영역 안에 머무는 외란은 지속 시간과 무관하게 플랜트를 트립시켜서는 안 된다. 플랜트는 운전을 유지하고 외란 전 유효전력이나 가용 유효전력 가운데 작은 쪽을 계속 내야 한다. 4.6의 제어 명령이나 다른 제어 설정에 따른 변화, 그리고 합의된 일시 편차는 허용된다 7.2.2.2. 전압이 95 % 아래일 때 전류 한계 때문에 유효와 무효를 다 낼 수 없으면 TS 운영자가 정한 우선순위를 따른다.

예외는 역상 전압이다. 자체 보호에 필요하면, 역상 전압이 공칭의 3 %를 넘는 상태가 10초 넘게 지속되거나 2 %를 넘는 상태가 300초 지속되면 트립할 수 있다. 다만 그 불평형이 플랜트의 불평형 전류 때문에 생기거나 악화된 것이 아니어야 한다. 역상 전압이 6.7 %를 넘으면 TS 소유자가 가능한 분로·직렬 고장 시나리오로 정한 시간 동안 견딘 뒤 트립할 수 있다. 시간 한도를 넘어도 플랜트는 가능한 한 오래 운전을 유지해야 하고 트립은 최후 수단이다 7.2.2.2. 각주 92는 6.7 %가 연속 운전 영역 안에서 가능한 최대 역상 전압이라는 공학적 판단이라고 적고, 각주 93은 이 조건의 최소 시간을 정할 시험 자료나 문헌이 아직 없다고 밝힌다.

고장 중에 무슨 전류를 흘리는가

유닛이 라이드스루 모드에 들어가면 플랜트의 응답은 유닛과 보충 장치의 응답이 지배한다. 이 모드는 고장 라이드스루(fault ride-through) 모드라고도 불린다. 유닛은 저·고전압 라이드스루 중 유효전류 우선 모드와 무효전류 우선 모드를 선택할 능력이 있어야 하고, 기본값은 무효전류 우선이다. TS 소유자가 요청하고 IBR 소유자가 합의하면 유효전류 우선으로 운전할 수 있다 7.2.2.3.2. 각주 94는 유효전류 우선이 관성이 낮은 계통에 이점이 있고 몇몇 나라에서 요구되지만, 근접 고장에서 유효전류 주입은 플랜트 불안정을 일으킬 수 있어 합의를 요구한다고 설명한다.

유닛은 저전압과 고전압 라이드스루에서 무효전류 주입 수준을 따로 설정하거나 동적으로 제공할 수 있어야 한다. 표준의 예: TS 소유자는 저전압에서는 유효전류를 희생해서라도 큰 무효전류를, 같은 편차의 고전압에서는 유효전류 감소를 제한하기를 원할 수 있다 7.2.2.3.2. 각주 95는 풍력의 딜레마를 길게 적는다. 고장 중 유효전류가 없으면 회전자가 반토크를 잃어 과속하고, 과속을 막으려 블레이드 피치를 빼면 고장 제거 뒤 몇 초 동안 출력이 크게 준다. 얕고 긴 고장에서는 유효전류를 일부 유지하는 편이 나을 수 있고, 50 % 아래의 깊은 고장은 짧아서 무효전류 쪽이 쉽다. 플랜트 제어기는 유닛과 보충 장치가 라이드스루 성능 요구를 만족하는 제어를 막아서는 안 된다 7.2.2.3.2.

가장 낮은 적용 전압이 필수 운전 영역에 있는 저전압 외란(계통 고장 포함)이나 가장 높은 적용 전압이 필수 운전 영역에 있는 고전압 외란 동안, 플랜트는 7.2.2.3.4에 따라 TS와 전류 교환을 계속해야 한다. 라이드스루 모드 중 유닛은 최대 전류까지 주입할 능력이 있어야 하고, TS 소유자는 계통 연구에 따라 유닛 한계 안에서 주입량을 지정할 수 있다 7.2.2.3.3. 가장 낮은 적용 전압이 허용 운전 영역(0.10 미만)에 있으면 플랜트는 트립해서는 안 되고, 7.2.2.3.4에 따라 전류 교환을 계속하거나 전류 차단 모드로 운전할 수 있으며, 차단 모드였다면 적용 전압이 연속 또는 필수 운전 영역으로 돌아온 뒤 5 사이클 이내에 전류 교환을 재개해야 한다. 양의 감쇠를 가진 전류 진동은 허용된다 7.2.2.3.3.

전류 주입의 규칙 — 7.2.2.3.4

라이드스루 중 전류 주입의 기본 RPA는 유닛의 POC다. 주입 전류의 종류와 크기는 적용 전압이 연속 운전 영역 밖일 때 유닛 단자 공칭전압으로부터의 편차에 '의존'해야 한다. 각주 98은 의존이라는 낱말이 비례나 선형 관계를 뜻하지 않는다고 못 박는다. 유닛은 라이드스루 중 자동 전압 제어를 유지해야 하며(K-factor 비례 제어도 폐루프 자동 제어로 본다), TS 운영자가 요청하면 끌 수 있다 7.2.2.3.4.

주입 전류의 기본파 성분은 단자 전압의 기본파 주파수와 같아야 한다. 예외는 고장 중과 고장 제거 직후의 과도·변압기 돌입에 따른 비정격 주파수 성분, III형 풍력의 크로바 동작이나 회전자 전류 제어 상실, 그리고 근접 3상 고장으로 위상고정루프(PLL)가 단자 주파수를 추종하지 못할 때의 작은 주파수 편차다 7.2.2.3.4. 각주 101은 이 요구가 고장 중 계통 주파수를 추종하는 능력에 관한 규정이며 주파수 측정 방법을 정하는 규정이 아니라고 설명한다.

정상분·역상분 전류와 ΔIR-1, ΔIR-23상 전류가 균형을 잃으면 세 상의 크기와 위상이 다르다. 이를 균형 잡힌 세 성분으로 분해하는 것이 대칭 성분법이며, 정상분(positive sequence)은 정상 회전 방향의 균형 성분, 역상분(negative sequence)은 반대 방향의 균형 성분이다. 1선지락 같은 불평형 고장에서는 역상 전압이 나타나고, 계전기는 역상 전류로 고장을 감지하기도 한다. 표준은 고장 중 무효전류에서 고장 전 무효전류를 뺀 것을 증분 정상분 무효전류 ΔIR-1, 고장 전 역상 전류가 0이라고 보고 고장 중 역상 무효전류를 증분 역상분 무효전류 ΔIR-2라고 부른다. 각주 104의 예: 고장 전 50 A 공급에서 고장 중 200 A 공급이면 ΔIR-1은 150 A이고, 고장 전 50 A 흡수였다면 250 A다.

유효전류 우선 모드에서는 가용 유효전류를 최대 전류 정격까지 먼저 배정하고 남는 능력으로 무효전류를 주입한다. ESS는 외란 전 충·방전율을 유지하도록 유효전류를 우선한다. 평형 고장에서 유닛은 단자 전압에 의존하는 무효전류를 주입해야 하고 ΔIR-1은 음수여서는 안 된다. 저전압 라이드스루 중에는 무효전류를 우선하고 남는 용량을 유효전류로 채우되, TS 소유자가 유효전류 우선을 지정하면 예외다 7.2.2.3.4. 각주 105는 유닛 총 전류 한계 안에서 유효·무효의 혼합을 협의할 수 있다고 적는다.

불평형 고장에서는 정상분 무효전류에 더해 역상 전류를 주입해야 한다. 역상 전류는 단자 역상 전압에 의존하고, 단자 역상 전압을 전 변환기형 유닛은 90~100도, III형 풍력은 90~150도 앞서야 한다 7.2.2.3.4. 각주 106은 동기기의 역상 저항이 역상 리액턴스보다 훨씬 작아 역상 전류가 거의 무효 성분으로 전압을 앞서기 때문이라고 설명한다. 인버터가 동기기처럼 보이게 하라는 요구다. 유닛의 총 전류 한계에 도달하면 ΔIR-1이나 ΔIR-2 또는 둘 다 줄일 수 있고 같은 비율로 줄이는 것이 선호되며, ΔIR-1을 ΔIR-2보다 작게 줄여서는 안 된다. III형 풍력은 기계 파라미터와 제어 동특성이 좌우하므로 이렇게 제어되지 않을 수 있다(부속서 J).

표준은 증분 정상분·역상분 무효전류의 크기를 의도적으로 정하지 않는다. 모든 접속에 맞는 값을 정하는 것이 비현실적이므로 TS 소유자가 계통 필요에 따라 지정할 것을 권고하고, 흔한 방법으로 단자 전압 변화와 요구 증분 무효전류 사이의 관계(독일 VDE-AR-N 4120·4130의 K-factor)를 든다 7.2.2.3.4. 최소 능력은 다음 셋이다.

라이드스루 중 전류 주입의 최소 능력라이드스루 모드에서 IBR 유닛(POC)의 최소 전류 능력 (§7.2.2.3.4)00.250.50.7511.151.3-0.4-0.2+0.0+0.2+0.4+0.6+0.8+1.0유닛 단자(POC) 전압 (p.u.)무효전류 (p.u. Imax)연속 운전V ≤ 0.50: 무효(또는 유효)전류 = ImaxV ≥ 1.15: 무효전류 흡수 ≥ 0.30 Imax이 사이의 크기는 표준이 정하지 않음.TS 소유자가 K-factor 등으로 지정역상 전류 (불평형 고장)V2 ≥ 0.25 → I2 무효 ≥ 0.50 Imax(전 변환기형, Q 우선 모드)V2를 90°~100° 앞섬(전 변환기형)90°~150° 앞섬(III형 풍력)ΔIR-1 ≥ ΔIR-2 유지, 한계 도달 시두 전류를 같은 비율로 줄이기 선호기본값은 무효전류 우선 모드. TS 소유자 요청과 IBR 소유자 합의로 유효전류 우선 모드 가능 (§7.2.2.3.2)
그림 3. 라이드스루 중 유닛의 최소 전류 능력. 두 점 사이의 관계는 TS 소유자가 지정한다.

VSC-HVDC로 연결된 격리 IBR은 직류-교류 변환소의 POC에 이 요구가 적용되고, ESS는 단독이든 하이브리드든, 교류·직류 결합이든, 충전·방전·대기 어느 모드든 해당 POC에서 적용된다 7.2.2.3.4.

얼마나 빨리 — 표 13

단자에서 측정한 전압이 연속 운전 영역 밖으로 나가는 큰 외란이나 스텝 변화에 대해 유닛의 전류 응답은 표 13을 만족해야 한다. 계통의 평형·불평형 고장에도 적용된다 7.2.2.3.5.

파라미터III형 풍력그 밖의 모든 유닛
스텝 응답 시간해당 없음(초기 응답이 기계 특성에 좌우되어 정의 불필요, 주석 a)2.5 사이클 이하
정정시간6 사이클 이하4 사이클 이하
정정 밴드유닛 최대 전류의 −2.5 %/+10 %유닛 최대 전류의 −2.5 %/+10 %

표 2. 전압 라이드스루 성능 요구(IEEE 2800 표 13). 50 Hz와 60 Hz에 같이 적용되며, 1사이클 이동 평균 DFT의 측정 지연이 시간에 포함된다(주석 c·d).

주석 b는 계통 조건에 따라 더 느린 응답이 필요하거나 불가능할 수 있으며 상호 합의로 더 긴 시간이 허용된다고 적는다. 부속서 I의 예는 IV형 풍력 플랜트의 POM에 3상 고장을 걸어 전압을 50 %로 떨어뜨린 경우로, 무효전류가 고장 시작 후 40 ms 안에 최종값의 90 %에 도달하고 ΔIR-1이 60 %, 정정시간이 약 60 ms다. 이 예의 풍력은 비례 전압 제어를 써서 무효전류가 최대 정격까지 오르지 않는다 I. 60 Hz에서 2.5 사이클은 41.7 ms이므로 이 예는 요구를 만족한다.

몇 번까지 견디는가 — 연속 전압 편차

플랜트는 연속 운전 영역 밖으로의 여러 번 편차를 견뎌야 하되, 누적 효과에서 설비를 보호하기 위해 다음 조건에서는 트립할 수 있다 7.2.2.4. 각주 109는 이 요구의 주된 의도가 계통 고장에 따른 합리적인 트립·재폐로 순서를 견디게 하는 것이며, 플랜트를 잇는 타이라인의 개방·재폐로를 견딜 것까지 기대하지는 않는다고 밝힌다.

연속 전압 편차 한도연속 전압 편차 라이드스루 — 이 한도를 넘으면 트립이 허용된다 (§7.2.2.4)연속 운전 영역 밖 편차깊은 저전압(0.50 미만)10 s 창연속 운전 영역 밖 편차 4회 초과0.50 p.u. 미만 편차 2회 초과120 s 창편차 6회 초과0.50 p.u. 미만 편차 3회 초과1800 s(30분) 창편차 10회 초과편차 사이 간격이전 편차 종료 후 20 사이클 미만에 다음 편차누적 시간표 11·12의 시간을 10 s(또는 3600 s) 창에서 초과편차의 시작: 적용 전압이 연속 운전 영역을 벗어난 때. 끝: 직전 1사이클 RMS가 영역 안으로 돌아온 때
그림 4. 연속 전압 편차의 트립 허용 조건. 풍력 플랜트의 개별 터빈은 기계 공진이 설비 한계를 넘으면 자체 보호로 트립할 수 있다.

편차의 시작은 RPA 적용 전압이 연속 운전 영역의 하한 아래나 상한 위로 나간 때이고, 끝은 직전 1사이클의 RMS 크기가 영역 안으로 돌아온 때다 7.2.2.4. TS 소유자·운영자는 고장, 선로 개방, 발전기 탈락으로 유발되는 동적 전압 진동에 대한 라이드스루 요구를 진동 전압의 상하한, 동기 기준 좌표계에서의 진동 주파수, 감쇠비로 지정할 것을 권고받는다 7.2.2.4.

VSC-HVDC로 연결된 격리 IBR의 연속 편차 라이드스루는 직류 초퍼의 에너지 흡수 능력과 열 설계, 격리 IBR의 빠른 유효전력 감축 능력에 제한될 수 있다(부속서 M). IBR 소유자는 그 한계를 TS 측에 알려야 하고, 양측은 초퍼를 ICR을 최소 2초 흡수하도록 설계하거나, 해상 교류망 전압을 바꿔 격리 IBR의 출력을 빠르게 줄이는 새 제어를 쓰거나, 그 밖의 방법으로 구제 조치를 합의해야 한다. 합의로 이 요구의 예외가 허용된다 7.2.2.4.

돌아온 뒤 — 출력 복원

동적 전압 지원은 의무이며 7.2.2.3.4에 이미 규정되어 있다 7.2.2.5. 적용 전압이 필수 운전 영역이나 필수 운전으로 라이드스루한 허용 운전 영역에서 연속 운전 영역으로 돌아오면, 플랜트는 ICR을 지정된 유효전력 회복 시간으로 나눈 평균 속도로 유효전력을 외란 전 수준의 100 %까지 복원할 능력이 있어야 한다. 기본 회복 시간은 1.0초다 7.2.2.6.

라이드스루 후 유효전력 복원전압 라이드스루 뒤 유효전력 복원 (§7.2.2.6) — 기본 회복 시간 1.0 s0 s1 s2 s3 s4 s0.51.0P / P(외란 전)전압이 연속 운전 영역으로 복귀1.0 s: 평균 속도 = ICR ÷ 회복 시간약계통에서 합의로 1~10 s로 늦출 수 있음고장 중 출력회복 시간은 목표값이며 허용 오차는 ±0.2 s 또는 설정값의 ±10 % 중 큰 쪽. 최대 시간으로 해석하지 않는다
그림 5. 라이드스루 뒤 유효전력 복원. 복원 목표는 외란 전 수준이되, 7.2.2.1의 90 % 예외와 외란 후 가용 전력의 감소가 곱으로 반영된다.

예외는 두 가지다. 7.2.2.1의 예외로 플랜트 용량이 외란 전의 90 % 이상으로 줄었거나 외란 후 가용 유효전력이 외란 전보다 적으면, 복원 목표는 가용 플랜트 용량과 외란 후 가용 유효전력의 곱에 비례한다. 표준의 예: 용량 100 %·가용 80 %이면 80 %, 용량 92 %·가용 100 %이면 92 %, 용량 95 %·가용 90 %이면 87.4 %다. 풍력 플랜트에서 외란의 깊이와 길이 때문에 피치가 바뀌었으면, 바뀐 피치에서 가능한 최대 출력까지 1.0초 안에 복원하고 100 %까지는 가능한 한 빨리 복원할 능력이 있어야 한다 7.2.2.6.

회복 시간은 1.0~10초에서 설정 가능해야 한다. 약계통에서는 고장 회복 시 플랜트의 진동을 줄이고 안정도를 유지하기 위해 TS 소유자와 협의해 평균 회복 속도를 늦추는 것이 바람직할 수 있고, 기본값의 변경은 상호 합의에 따른다. 복원 시간은 목표 시간이며 허용 오차는 ±0.2초 또는 설정값의 ±10 % 가운데 큰 쪽이고 최대 시간으로 해석하지 않는다 7.2.2.6. 전류 차단 모드로 라이드스루한 허용 운전 영역에서 연속 운전 영역으로 돌아오면 전류 교환을 재개한 뒤 같은 방식으로 복원하고, 필수 운전 영역으로 돌아오면 7.2.2.3.4의 전류 교환과 7.2.2.3.5의 성능을 만족해야 한다. 단자 전압이 연속 운전 영역으로 돌아오면 유닛은 ΔIR-1과 ΔIR-2 주입을 7.2.2.3.5의 성능에 따라 멈출 능력이 있어야 한다 7.2.2.6.

과도과전압 — 순시값으로 재는 요구

플랜트는 7.2.2.1의 기본파 과전압 라이드스루 요구를 넘지 않고, 선간 또는 상 순시 전압 크기 가운데 큰 쪽이 표 14의 누적 시간(최소 시간)을 넘지 않는 과도과전압을 견뎌야 한다. 누적 시간은 1분 창에서 순시 전압이 각 문턱을 넘는 시간의 합이다 7.2.3. 각주 110의 그림이 설명하듯, 한 주기 안에서 문턱을 넘는 여러 구간(X, Y, Z)의 길이를 더한 값이다. 전압은 RPA 공칭 순시 피크 기준 p.u.이며, 230 kV 계통이면 선간 피크는 325.3 kV(230 × √2), 상 피크는 187.8 kV(230/√3 × √2)다.

과도과전압 라이드스루과도과전압 라이드스루 요구 (표 14 재구성) — 순시 전압 대 1분 창 누적 시간0.11101001.01.21.41.61.82.0누적 시간 (ms, 로그 눈금)순시 전압 (p.u. 공칭 피크)1.70 초과 0.2 ms1.60 초과 1.0 ms1.40 초과 3.0 ms1.20 초과 15 ms1.80 초과: 서지 보호로 처리 (주석 a)표의 전압은 피뢰기가 적용된 잔류 전압. 1.2 p.u. 초과 시 전류 차단 가능, 1.2 아래로 내려간 뒤 5 사이클 안에 전류 교환 재개 (§7.2.3)
그림 6. 과도과전압 라이드스루 요구(표 14). 1분 창에서 각 문턱을 넘는 순시 전압의 누적 시간이 표의 값을 넘지 않는 한 견뎌야 한다.
RPA 순시 전압(p.u. 공칭 피크)최소 라이드스루 시간(ms, 1분 창 누적)
1.80 초과RPA와 플랜트 내부(유닛 단자 포함)에 적절한 서지 보호 적용(주석 a)
1.70 초과0.2
1.60 초과1.0
1.40 초과3.0
1.20 초과15.0

표 3. 과도과전압 라이드스루 요구(IEEE 2800 표 14). 전압은 피뢰기 적용 후 잔류 전압이고 50 Hz·60 Hz에 같이 적용된다.

이 요구의 목적은 TS의 개폐 사건에서 플랜트가 트립하지 않게 하는 데 있다. 유닛은 전류 주입을 계속하는 것이 권고되지만 과도과전압에 응답할 필요는 없다. 즉 무효 우선 모드로 들어가거나 전류 크기를 바꾸지 않아도 된다. 필요하면 순시 전압이 1.2 p.u.를 넘을 때 전류 차단 모드로 운전해 안정 응답을 확보하고 플랜트가 과전압의 원인이 될 가능성을 없앨 수 있으며, 그 경우 순시 전압이 1.2 아래로 내려가 유지된 뒤 5 사이클 이내에 전류 교환을 재개해야 한다 7.2.3. 유닛의 과도과전압 능력은 플랜트 요구와 다를 수 있으므로 플랜트 설계에서 서지 보호와 조율해야 한다.

결론 — 라이드스루는 곡선이 아니라 네 개의 규칙이다

7.2의 요구를 곡선 한 장으로 요약하면 세 가지를 놓친다. 첫째, 시간은 10초 창(고전압 1.05~1.10 구간은 3600초 창)의 누적이고 문턱마다 따로 센다. 둘째, 판정 전압은 유효접지 계통에서 상전압을 포함한 적용 전압 가운데 가장 낮은(또는 높은) 값이므로 1선지락도 3상 고장과 같은 시간을 견뎌야 한다. 셋째, 0.10 미만은 전류 차단이 허용되는 허용 운전이고 그 위는 전류 주입이 의무인 필수 운전이다. 여기에 전류 주입 규칙(기본 무효 우선, 50 % 이하에서 최대 전류, 역상 전류의 위상 90~100도), 연속 편차 한도(10초에 4회, 120초에 6회, 30분에 10회, 20 사이클 간격), 복원 규칙(기본 1초, 1~10초 조정, 90 % 예외)이 더해져 7.2가 된다.

표준이 비워 둔 것도 분명하다. 증분 무효전류의 크기, 유효·무효 우선의 선택, 역상 전압 6.7 % 초과 시의 시간, 동적 전압 진동의 규격, 약계통에서의 복원 시간은 모두 TS 소유자가 계통 연구로 정한다. 표준은 그 자리에 최소 능력과 기본값만 두었다. 한국 계통에 적용한다면 K-factor에 해당하는 전압-무효전류 관계를 먼저 정해야 7.2.2.3.4가 실제 요구가 된다. 6부에서는 7.3의 주파수 라이드스루와 7.4의 트립 후 복귀를 다룬다.