사고나 작업으로 한전 쪽 차단기가 열려 선로가 끊겼다고 해 봅시다. 작업자는 그 선로에 전기가 없다고 믿고 작업을 시작합니다. 그런데 근처 태양광 발전소가 계속 전기를 보내고 있다면, 끊긴 줄 알았던 선로에 전압이 살아 있게 됩니다. 이렇게 발전소가 계통에서 떨어진 채 주변 부하에 혼자 전기를 공급하는 상태를 단독운전이라고 합니다.
단독운전은 왜 위험한가
- 작업자 감전: 정전된 줄 알았던 선로에서 작업하는 사람이 다칠 수 있습니다.
- 설비 손상: 전압과 주파수가 제멋대로 변해 주변 고객의 기기가 손상될 수 있습니다.
- 재투입 사고: 한전이 선로를 다시 연결할 때, 따로 돌던 발전소와 박자가 맞지 않아 큰 충격이 생길 수 있습니다.
그래서 분산형전원 연계 기준은 단독운전이 생기면 발전소가 스스로 빨리 계통에서 분리되도록 요구합니다.
대부분은 전압·주파수가 흔들려 바로 잡힌다
한전 계통이 끊기면 발전소가 감당해야 할 부하가 갑자기 바뀝니다. 보통은 이 순간 전압이나 주파수가 정상 범위(예: 전압 88~110%, 주파수 59.3~60.5Hz)를 벗어나므로, 전압·주파수 계전기나 인버터의 보호 기능이 곧바로 분리합니다. 이렇게 값의 변화를 지켜보는 방식을 수동 검출이라고 합니다.
문제는 발전량과 부하가 비슷할 때
그런데 발전소의 출력과 주변 부하가 우연히 거의 같으면, 계통이 끊겨도 전압과 주파수가 거의 흔들리지 않습니다. 이때는 수동 검출만으로는 단독운전을 놓칠 수 있습니다.
그래서 인버터는 능동 검출 기능을 함께 씁니다. 출력 주파수나 무효전력을 일부러 아주 조금씩 흔들어 봅니다. 계통에 연결되어 있으면 큰 계통이 이 흔들림을 흡수해 아무 일도 없지만, 단독운전 중이면 흔들림이 점점 커져 범위를 벗어나므로 이를 감지해 분리합니다.
아래 그림에서 발전량과 부하의 차이를 바꾸고, 능동 검출을 켜고 꺼 보세요.
한전 쪽 차단기가 열렸는데 태양광이 계속 전기를 내보내 선로를 혼자 살려 두면(단독운전) 작업자가 감전될 수 있습니다. 발전량과 부하가 비슷하면 전압·주파수가 거의 안 변해 놓치기 쉬워서, 인버터가 주파수를 살짝 밀어 보는 능동 검출을 함께 씁니다. 범위와 시간은 예시입니다.
- 한전
- 개방
- 선로 전압
- 102 %
- 주파수
- 60.04 Hz
- 태양광
- 단독운전 중
현장에서는
- 단독운전 방지 기능은 인버터의 계통 연계 인증 항목이며, 발전소의 보호계전기(전압·주파수 계전기)와 함께 이중으로 지킵니다.
- 정전 뒤 계통이 돌아와도 인버터가 바로 붙지 않고 일정 시간 기다렸다 재연계하는 것도 같은 안전 원칙 때문입니다(계통이 흔들릴 때 인버터가 멈추는 이유 참고).
핵심 정리
- 단독운전은 계통이 끊긴 뒤에도 발전소가 혼자 전기를 보내는 상태로, 작업자 감전 위험이 있다
- 대부분은 전압·주파수가 범위를 벗어나 수동 검출로 바로 분리된다
- 발전량과 부하가 비슷하면 수동 검출이 놓칠 수 있어, 인버터는 능동 검출을 함께 쓴다