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전기기사 동기발전기 병렬운전 — 무효순환전류는 여자 변화·횡류 ΔV/(Xs1+Xs2)

병렬운전하는 두 동기발전기 사이에 무효순환전류가 흐르는 대표 원인은 여자(계자전류)의 변화다. 원동기 출력 변화나 부하 증감은 유효전력 쪽을 움직인다. 한쪽 계자를 강화해 상전압차 ΔV가 생기면 I = ΔV/(Xs1+Xs2)의 무효횡류가 흐르고, 여자를 올린 발전기는 역률이 저하된다.

2026-10-20 기준 · 전기기사 대시보드

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시험에 이렇게 나온다

출제기준 단원 「병렬운전의 활용 등」의 공개 문제 5개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
무효순환전류 원인 고르기3여자 변화 vs 원동기 출력·부하 판별
무효횡류 계산1ΔV/(Xs1+Xs2) 산출
여자 증가의 결과 고르기1과여자 → 역률 저하 판별

가장 자주 묻는 것은 무효순환전류 원인 고르기입니다.

뜻

동기발전기 병렬운전에서 유효전력과 무효전력은 제어 축이 다르다. 유효전력 분담은 원동기의 출력(속도) 조절로, 무효전력 분담은 여자전류 조절로 정해진다. 그러므로 두 발전기 사이에 무효순환전류가 흐르는 경우는 여자전류(여자 상태)가 변했을 때다. 원동기 출력 변화, 부하의 증가·감소는 어느 쪽이나 유효전력 편차를 일으키는 사항이라 무효순환의 직접 원인이 아니다. 문항은 이 넷을 보기로 섞어 여자 변화 하나를 고르는 꼴로 자주 나온다.

여자 변화가 무효순환으로 이어지는 과정은 이렇다. 한 발전기의 계자전류를 증대하면 그 발전기의 유도기전력이 커지고, 두 발전기의 내부 기전력 사이에 전압차가 생긴다. 이 전압차가 두 발전기의 동기임피던스를 통해 폐회로를 이루며 무효전류를 순환시킨다. 크기는 I = ΔV/(Xs1+Xs2)로 잰다. 예컨대 계자를 강화해 두 상전압 사이에 210[V] 차가 생기고 두 발전기의 동기임피던스가 각각 6[Ω]이면 I = 210/(6+6) = 17.5[A]다. 임피던스는 직렬로 겹쳐 더해지는 점이 계산의 열쇠다.

여자를 올린 발전기 자체는 과여자 상태가 된다. 무효전력을 더 공급하게 되어 전류의 무효성분이 커지므로 그 발전기의 역률은 낮아진다. 전류가 감소하거나 유효전력(출력)이 증가하는 것은 아니고, 주파수·위상각·속도 조정률은 여자가 아니라 속도 제어 쪽에서 정해진다. B발전기의 여자전류를 증가시켰을 때 「B발전기의 역률 저하」를 고르는 문항이 이 원리의 대표 출제형이다.

예제

계산은 하나다. 무효횡류 I = ΔV/(Xs1+Xs2) — 상전압차 210V·양쪽 임피던스 6Ω씩이면 210/12 = 17.5A. 판별 문항은 「무효순환 전류 → 여자 변화」·「역률 저하 → 여자 증가한 쪽」 두 짝으로 답하고, 원동기 출력·부하 증감은 유효전력 보기로 가려낸다.

대표 기출 3문항

병렬운전을 하고 있는 두대의 3상 동기발전기 사이에 무효순환 전류가 흐르는 경우는?

  1. 여자전류의 변화
  2. 원동기의 출력변화
  3. 부하의 증가
  4. 부하의 감소
정답과 해설 보기

정답 ① · 병렬로 운전되는 동기발전기 사이에 무효전류(무효순환전류)가 흐르는 대표적 원인은 두 발전기 간의 여자(자극)상태 차이다. 여자전류가 변하면 내부 기전력의 위상이 달라져 무효전류가 순환하게 된다.

1[MVA], 3300[V], 동기 임피던스 6[Ω] 2대의 3상 교류발전기를 병렬운전 중 한 발전기의 계자를 강화해서 두 유도기전력(상전압) 사이에 210[V]의 전압차가 생기게 했을 때 두 발전기 사이에 흐르는 무효횡류[A]는?

  1. 17.5
  2. 20
  3. 15.5
  4. 14
정답과 해설 보기

정답 ① · 두 발전기가 병렬이고 한 쪽 계자를 강화하여 상전압 차가 210V가 발생하면 이 전압차로 무효횡류가 흐른다. 두 발전기의 동기임피던스가 각각 6Ω이므로 전기적으로는 두 계통을 잇는 회로의 총 임피던스는 두 임피던스의 합 6+6=12Ω이고, 이에 의한 무효전류는 I=ΔV/ (Xs1+Xs2)=210/12=17.5A가 된다.

A,B 2대의 동기 발전기를 병렬운전 할 때 B발전기의 여자전류를 증가시키면?

  1. B발전기의 역률 저하
  2. B발전기의 전류 감소
  3. B발전기의 무효 전력 감소
  4. B발전기의 전력 증가
정답과 해설 보기

정답 ① · 병렬운전 중 한 발전기의 여자전류를 증가시키면 그 발전기는 과여자 상태가 되어 무효전력을 더 공급하게 된다. 무효 전력의 공급 증가는 전류 성분 중 무효성분을 증가시키므로 전류의 위상차가 커져 보통 역률이 저하되는 방향으로 변화한다.

자주 묻는 물음

병렬운전 중 무효순환전류가 흐르는 경우는 언제인가요?
여자전류(여자 상태)가 변했을 때입니다. 두 발전기의 내부 기전력에 차이가 생겨 무효전류가 순환합니다.
원동기 출력 변화는 무엇을 바꾸나요?
유효전력 분담을 바꿉니다. 무효순환전류의 직접 원인은 되지 않습니다.
무효횡류의 크기는 어떻게 구하나요?
I = ΔV/(Xs1+Xs2)입니다. 상전압차 210V·두 발전기의 동기임피던스가 각각 6Ω이면 210/12 = 17.5A입니다.
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