본 논문에서는 수상태양광 발전 시스템의 접지 시스템에 관한 연구를 진행하였다. 본 연구를 진행하기 위해서 기존의 대지에 접지하는 방식이 아닌 수중에 직접 접지하는 새로운 방식을 적용하였다. 제시하는 방식은 수심이 매우 깊어서 물아래 바닥에 직접 접지하기가 현실적으로 힘들고 바깥으로 접지 전극을 빼기도 힘든 경우에 적용이 가능하다. 수중 접지를 진행하기 위해 물의 비저항과 수온분포를 분석하였다. 물의 비저항은 온도가 올라갈수록 감소하지만 설치하려는 지역의 수심이 매우 깊다면 수심에 따라 계절별로 수온이 변화할 것이다. 수온의 변화에 따라 물의 비저항은 각각 변화할 것이고 이것을 병렬 구성된 ...
본 논문에서는 수상태양광 발전 시스템의 접지 시스템에 관한 연구를 진행하였다. 본 연구를 진행하기 위해서 기존의 대지에 접지하는 방식이 아닌 수중에 직접 접지하는 새로운 방식을 적용하였다. 제시하는 방식은 수심이 매우 깊어서 물아래 바닥에 직접 접지하기가 현실적으로 힘들고 바깥으로 접지 전극을 빼기도 힘든 경우에 적용이 가능하다. 수중 접지를 진행하기 위해 물의 비저항과 수온분포를 분석하였다. 물의 비저항은 온도가 올라갈수록 감소하지만 설치하려는 지역의 수심이 매우 깊다면 수심에 따라 계절별로 수온이 변화할 것이다. 수온의 변화에 따라 물의 비저항은 각각 변화할 것이고 이것을 병렬 구성된 다층구조로 해석하여 각층의 비저항과 설치되는 접지 전극의 설치 깊이에 따라 접지 저항을 모델링하여 예측하였다. 모델링한 접지 저항을 검증하기 위해 합천 수상 태양광 발전소의 수심에 따른 접지 저항을 직접 측정하여 비교 분석하였다. 또한 실제로 수상 태양광 발전소에 접지 저항을 설치할 경우 국내법에 요구되는 기준값을 만족 시키기 위하여 접지 전극을 병렬연결하는 방법을 적용하였다. 그러나 수중에 병렬연결 접지 방법은 현재 쓰이고 있는 대지에 병렬연결 접지와는 다르기 때문에 몇 가지 변수를 새롭게 적용하였다. 첫 번째 변수는 병렬연결계수이다. 이것은 접지 전극으로 병렬연결을 시도할 경우 이상적인 값인 1이 되지 않는 것을 나타내고 있으며 접지 전극간의 간섭을 나타내는 계수라고 말할 수 있다. 수상 태양광 발전소 위에서 접지 저항을 측정하고 병렬연결계수를 환산하여 접지 전극의 최소 이격거리와 상호간의 거리에 따른 병렬연결계수를 나타내었다. 두 번째 변수는 부식계수이다. 이것은 접지 전극을 대지가 아닌 물에 직접 설치하기 때문에 중요하게 보아야 할 변수이다. 부식을 직접 수치적으로 나타낼 수 없기 때문에 접지 전극을 구리와 스테인리스의 두 종류로 합천과 상주 수상태양광 발전소에 설치하여 6개월 동안 부식에 의해 증가되는 접지 저항을 측정하였다. 측정된 값을 시간변수로 변환하여 부식계수로 나타내어 접지 시스템에 적용하였다. 마지막 변수는 계정변동 계수이다. 물은 온도에 따라 비저항이 계속 변화하고 계절별로 수심별로 수온은 계속 변화하게 된다. 접지 전극을 설치하는 위치에도 계절별로 수온이 계속 변화하게 되며 이에 따라 접지 저항도 지속적으로 변화하기 때문에 이것을 변수로 계산하여 적용하였다. 위에 나타낸 3가지 변수와 앞서 모델링한 접지 저항의 예측값을 토대로 수상 태양광 발전소를 설치하려고 할 때 수중 접지 방법을 적용한다면 물의 비저항과 그 지역의 온도 분포의 정보를 토대로 설치하려는 접지 전극의 이격거리와 개수를 예측하여 PV모듈의 내구 연안에 맞추어 접지 저항의 기준값을 유지할 수 있을 것으로 예상된다.
본 논문에서는 수상태양광 발전 시스템의 접지 시스템에 관한 연구를 진행하였다. 본 연구를 진행하기 위해서 기존의 대지에 접지하는 방식이 아닌 수중에 직접 접지하는 새로운 방식을 적용하였다. 제시하는 방식은 수심이 매우 깊어서 물아래 바닥에 직접 접지하기가 현실적으로 힘들고 바깥으로 접지 전극을 빼기도 힘든 경우에 적용이 가능하다. 수중 접지를 진행하기 위해 물의 비저항과 수온분포를 분석하였다. 물의 비저항은 온도가 올라갈수록 감소하지만 설치하려는 지역의 수심이 매우 깊다면 수심에 따라 계절별로 수온이 변화할 것이다. 수온의 변화에 따라 물의 비저항은 각각 변화할 것이고 이것을 병렬 구성된 다층구조로 해석하여 각층의 비저항과 설치되는 접지 전극의 설치 깊이에 따라 접지 저항을 모델링하여 예측하였다. 모델링한 접지 저항을 검증하기 위해 합천 수상 태양광 발전소의 수심에 따른 접지 저항을 직접 측정하여 비교 분석하였다. 또한 실제로 수상 태양광 발전소에 접지 저항을 설치할 경우 국내법에 요구되는 기준값을 만족 시키기 위하여 접지 전극을 병렬연결하는 방법을 적용하였다. 그러나 수중에 병렬연결 접지 방법은 현재 쓰이고 있는 대지에 병렬연결 접지와는 다르기 때문에 몇 가지 변수를 새롭게 적용하였다. 첫 번째 변수는 병렬연결계수이다. 이것은 접지 전극으로 병렬연결을 시도할 경우 이상적인 값인 1이 되지 않는 것을 나타내고 있으며 접지 전극간의 간섭을 나타내는 계수라고 말할 수 있다. 수상 태양광 발전소 위에서 접지 저항을 측정하고 병렬연결계수를 환산하여 접지 전극의 최소 이격거리와 상호간의 거리에 따른 병렬연결계수를 나타내었다. 두 번째 변수는 부식계수이다. 이것은 접지 전극을 대지가 아닌 물에 직접 설치하기 때문에 중요하게 보아야 할 변수이다. 부식을 직접 수치적으로 나타낼 수 없기 때문에 접지 전극을 구리와 스테인리스의 두 종류로 합천과 상주 수상태양광 발전소에 설치하여 6개월 동안 부식에 의해 증가되는 접지 저항을 측정하였다. 측정된 값을 시간변수로 변환하여 부식계수로 나타내어 접지 시스템에 적용하였다. 마지막 변수는 계정변동 계수이다. 물은 온도에 따라 비저항이 계속 변화하고 계절별로 수심별로 수온은 계속 변화하게 된다. 접지 전극을 설치하는 위치에도 계절별로 수온이 계속 변화하게 되며 이에 따라 접지 저항도 지속적으로 변화하기 때문에 이것을 변수로 계산하여 적용하였다. 위에 나타낸 3가지 변수와 앞서 모델링한 접지 저항의 예측값을 토대로 수상 태양광 발전소를 설치하려고 할 때 수중 접지 방법을 적용한다면 물의 비저항과 그 지역의 온도 분포의 정보를 토대로 설치하려는 접지 전극의 이격거리와 개수를 예측하여 PV모듈의 내구 연안에 맞추어 접지 저항의 기준값을 유지할 수 있을 것으로 예상된다.
Photovoltaic (PV) systems are quickly becoming a practical solution to environmental problems which would be one of major sustainable energy resources. The energy generated by PV systems have played an important role over the last decade in the evolution of the electricity field, offering a unique o...
Photovoltaic (PV) systems are quickly becoming a practical solution to environmental problems which would be one of major sustainable energy resources. The energy generated by PV systems have played an important role over the last decade in the evolution of the electricity field, offering a unique opportunity for the growth of mixed production of electricity on a large scale. The energy produced by PV systems in Europe, which currently amounts to 4% of peak demand on the continent (with 51 GW installed), could reach a maximum of 25% of European demand in 2030, contributing greatly to the reduction of greenhouse gas emissions and decreasing use of fossil fuels. When a PV system is installed in structures on land, there are critical issues such as choosing a location, ensuring structural safety, and considering the interference of shadows. In addition, it is necessary to address public concerns and as well as resolve potential licensing issues for installations in areas such as farmlands or forests. Therefore, a floating PV system on a water surface was recently suggested as an alternative. The floating PV is a new concept and is not at the commercial deployment stage. Only some demonstrator projects are being installed worldwide. In a floating PV system, PV module is installed and operated in humid areas (on bodies of water or wetlands) and the electricity produced is transmitted to the power grid for end users. However, the installation of the system are much difficult compared with land-based PV systems. On the other hand, the power generation efficiency of a floating PV system is 10 to 15% higher than that of a land-based PV system because of the ambient temperature drop, which is caused by the absorption of the heat of evaporation and reflection of light from the water surface. There is also a positive effect on the proliferation of green algae. In Australia, it was reported that 40% of the water resources in a reservoir could be lost through evaporation. A floating PV system could prevent this phenomenon and manage water resources more efficiently. Despite the rapid increase in the number of photovoltaic power stations, their safe grounding system design is analyzed sparsely in literature. A grounding system must be installed to prevent possible damage by lightning or leakage current. The safe grounding system design of a technical installation is based on the protection of persons and PV system against the danger of critical electric shock. Furthermore, it allows for the flow of normal or fault currents into the earth without exceeding operating and equipment limits or affecting adversely the continuity of service. Any form of physical contact made with improperly grounded lightning currents could be extremely detrimental to human life. The steep rise of lighting current within microseconds coupled with the inductance of the object it struck, could generate step or touch potentials of values well above the safety limit that human body can endure. Lightning has been acknowledged as a primary source of degradation of power quality in power systems. There have been enormous amount of studies conducted on various aspects of grounding system with the most recent ones as found in the literature. Each part provides basic criteria for protection of structures and services, risk management method, lightning protection system (LPS), protection against lightning electromagnetic impulse (LEMP) respectively. It is common knowledge that grounding resistance should be less than approximately 10 [Ω] as required by the electric utility law. However, it is unfortunate that grounding methods for floating PV systems are not clearly established yet. Under this circumstance, there have been some experimental studies concerning grounding safety in floating PV system. It is possible to pull up grounding cables to the surface in a shallow reservoir or lake and hook these up in the same way as in a land PV system. It would be very inefficient to install the grounding cable on land outside a deep lake or dam. This paper presents an underwater grounding method that uses water resistivity instead of earth resistivity to calculate theoretical resistance, which was predicted and validated by measuring grounding resistance and temperature variations associated with water depth.
Photovoltaic (PV) systems are quickly becoming a practical solution to environmental problems which would be one of major sustainable energy resources. The energy generated by PV systems have played an important role over the last decade in the evolution of the electricity field, offering a unique opportunity for the growth of mixed production of electricity on a large scale. The energy produced by PV systems in Europe, which currently amounts to 4% of peak demand on the continent (with 51 GW installed), could reach a maximum of 25% of European demand in 2030, contributing greatly to the reduction of greenhouse gas emissions and decreasing use of fossil fuels. When a PV system is installed in structures on land, there are critical issues such as choosing a location, ensuring structural safety, and considering the interference of shadows. In addition, it is necessary to address public concerns and as well as resolve potential licensing issues for installations in areas such as farmlands or forests. Therefore, a floating PV system on a water surface was recently suggested as an alternative. The floating PV is a new concept and is not at the commercial deployment stage. Only some demonstrator projects are being installed worldwide. In a floating PV system, PV module is installed and operated in humid areas (on bodies of water or wetlands) and the electricity produced is transmitted to the power grid for end users. However, the installation of the system are much difficult compared with land-based PV systems. On the other hand, the power generation efficiency of a floating PV system is 10 to 15% higher than that of a land-based PV system because of the ambient temperature drop, which is caused by the absorption of the heat of evaporation and reflection of light from the water surface. There is also a positive effect on the proliferation of green algae. In Australia, it was reported that 40% of the water resources in a reservoir could be lost through evaporation. A floating PV system could prevent this phenomenon and manage water resources more efficiently. Despite the rapid increase in the number of photovoltaic power stations, their safe grounding system design is analyzed sparsely in literature. A grounding system must be installed to prevent possible damage by lightning or leakage current. The safe grounding system design of a technical installation is based on the protection of persons and PV system against the danger of critical electric shock. Furthermore, it allows for the flow of normal or fault currents into the earth without exceeding operating and equipment limits or affecting adversely the continuity of service. Any form of physical contact made with improperly grounded lightning currents could be extremely detrimental to human life. The steep rise of lighting current within microseconds coupled with the inductance of the object it struck, could generate step or touch potentials of values well above the safety limit that human body can endure. Lightning has been acknowledged as a primary source of degradation of power quality in power systems. There have been enormous amount of studies conducted on various aspects of grounding system with the most recent ones as found in the literature. Each part provides basic criteria for protection of structures and services, risk management method, lightning protection system (LPS), protection against lightning electromagnetic impulse (LEMP) respectively. It is common knowledge that grounding resistance should be less than approximately 10 [Ω] as required by the electric utility law. However, it is unfortunate that grounding methods for floating PV systems are not clearly established yet. Under this circumstance, there have been some experimental studies concerning grounding safety in floating PV system. It is possible to pull up grounding cables to the surface in a shallow reservoir or lake and hook these up in the same way as in a land PV system. It would be very inefficient to install the grounding cable on land outside a deep lake or dam. This paper presents an underwater grounding method that uses water resistivity instead of earth resistivity to calculate theoretical resistance, which was predicted and validated by measuring grounding resistance and temperature variations associated with water depth.
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