국내 전력계통의 특징은 전체 부하의 약 40%를 수도권 지역에서 소모하므로 남부 지역에서 발전된 전력을 송전선로를 통해 수도권 지역으로 공급한다는 것이다. 발전량과 부하량은 점차 증가하여 송전선로에 병목현상이 발생하게 된다. 한국전력공사에서는 765kV 급 고전압 송전선로를 건설하여 병목현상을 해결하려 하였으나 신설 선로가 지나는 지역 주민들의 송전탑 건설 반대 등의 이유로 선로 증설에 큰 제약을 받고 있다. 송전용량 증대를 위해 국내외에서 다양한 연구가 진행되어 왔으나 그 영향이 크지 않아 괄목할 성과를 얻을 수 없었다. 본 논문에서는 송전용량 증대방안에 대한 대책으로 저주파 송전방식(Low Frequency AC Transmission System)을 제안하는 바이다. LFAC 송전방식은 기존 HVAC 송전방식에서 채택하고 있는 60Hz보다 낮은 주파수를 사용하는 것으로 송전선로의 ...
국내 전력계통의 특징은 전체 부하의 약 40%를 수도권 지역에서 소모하므로 남부 지역에서 발전된 전력을 송전선로를 통해 수도권 지역으로 공급한다는 것이다. 발전량과 부하량은 점차 증가하여 송전선로에 병목현상이 발생하게 된다. 한국전력공사에서는 765kV 급 고전압 송전선로를 건설하여 병목현상을 해결하려 하였으나 신설 선로가 지나는 지역 주민들의 송전탑 건설 반대 등의 이유로 선로 증설에 큰 제약을 받고 있다. 송전용량 증대를 위해 국내외에서 다양한 연구가 진행되어 왔으나 그 영향이 크지 않아 괄목할 성과를 얻을 수 없었다. 본 논문에서는 송전용량 증대방안에 대한 대책으로 저주파 송전방식(Low Frequency AC Transmission System)을 제안하는 바이다. LFAC 송전방식은 기존 HVAC 송전방식에서 채택하고 있는 60Hz보다 낮은 주파수를 사용하는 것으로 송전선로의 리액턴스 손실이 주파수에 비례함을 근거로 고안된 송전방식이다. 해외에서는 이미 1990년대에 HVDC 송전방식의 대안으로서 제안되었으며 2010년 이후부터 영국, 미국, 독일 중국, 노르웨이 등에서 활발하여 연구가 진행되고 있고 ABB, Siemens와 같은 세계적으로 인정받는 전력기업에서도 LFAC 송전방식에 대한 특허출원 및 연구를 진행 중이다. 그러나 국내에서는 LFAC 송전에 대한 연구가 전혀 진행되고 있지 않아 기초 연구를 통해 기술 확보가 필요할 것으로 판단된다. 본 논문에서는 송전용량을 증대하는 방안으로서 LFAC 송전에 대한 개요와 원리에 소개하고 기존 HVAC 송전계통에서 적용하기 위해 기존 계통의 구조와 설비들의 주파수 특성을 분석하고 이를 기반으로 송전용량을 증대하기 위한 저주파 송전의 기준모델을 제안하였다. 또한 HVAC, HVDC 그리고 LFAC 송전방식의 송전용량 증대방안에 대한 투자비용을 비교분석하여 경제성 평가를 진행하였다. 마지막으로 Matlab Simulink를 사용하여 기존 60Hz에서 저주파로 변환하기 위한 주파수 변환장치와 LFAC 송전계통에 대해 시뮬레이션을 진행하여 LFAC 송전방식의 적용 가능성을 검증하였다.
국내 전력계통의 특징은 전체 부하의 약 40%를 수도권 지역에서 소모하므로 남부 지역에서 발전된 전력을 송전선로를 통해 수도권 지역으로 공급한다는 것이다. 발전량과 부하량은 점차 증가하여 송전선로에 병목현상이 발생하게 된다. 한국전력공사에서는 765kV 급 고전압 송전선로를 건설하여 병목현상을 해결하려 하였으나 신설 선로가 지나는 지역 주민들의 송전탑 건설 반대 등의 이유로 선로 증설에 큰 제약을 받고 있다. 송전용량 증대를 위해 국내외에서 다양한 연구가 진행되어 왔으나 그 영향이 크지 않아 괄목할 성과를 얻을 수 없었다. 본 논문에서는 송전용량 증대방안에 대한 대책으로 저주파 송전방식(Low Frequency AC Transmission System)을 제안하는 바이다. LFAC 송전방식은 기존 HVAC 송전방식에서 채택하고 있는 60Hz보다 낮은 주파수를 사용하는 것으로 송전선로의 리액턴스 손실이 주파수에 비례함을 근거로 고안된 송전방식이다. 해외에서는 이미 1990년대에 HVDC 송전방식의 대안으로서 제안되었으며 2010년 이후부터 영국, 미국, 독일 중국, 노르웨이 등에서 활발하여 연구가 진행되고 있고 ABB, Siemens와 같은 세계적으로 인정받는 전력기업에서도 LFAC 송전방식에 대한 특허출원 및 연구를 진행 중이다. 그러나 국내에서는 LFAC 송전에 대한 연구가 전혀 진행되고 있지 않아 기초 연구를 통해 기술 확보가 필요할 것으로 판단된다. 본 논문에서는 송전용량을 증대하는 방안으로서 LFAC 송전에 대한 개요와 원리에 소개하고 기존 HVAC 송전계통에서 적용하기 위해 기존 계통의 구조와 설비들의 주파수 특성을 분석하고 이를 기반으로 송전용량을 증대하기 위한 저주파 송전의 기준모델을 제안하였다. 또한 HVAC, HVDC 그리고 LFAC 송전방식의 송전용량 증대방안에 대한 투자비용을 비교분석하여 경제성 평가를 진행하였다. 마지막으로 Matlab Simulink를 사용하여 기존 60Hz에서 저주파로 변환하기 위한 주파수 변환장치와 LFAC 송전계통에 대해 시뮬레이션을 진행하여 LFAC 송전방식의 적용 가능성을 검증하였다.
The characteristic of domestic power system is that generated output is supplied to metropolitan areas via transmission lines as approximately 40% of the whole loads are consumed in metropolitan areas. As the amounts of generation and loads gradually increase, a bottleneck occurs in transmission lin...
The characteristic of domestic power system is that generated output is supplied to metropolitan areas via transmission lines as approximately 40% of the whole loads are consumed in metropolitan areas. As the amounts of generation and loads gradually increase, a bottleneck occurs in transmission lines. Although Korean electric power corporation planned to construct 765kV-level high-voltage transmission lines and solve the bottleneck, it faces disagreements with local residents who protest the building of transmission towers that pass through the region where they reside. There have been a variety of research both in South Korea and overseas in an effort to increase transmission capacity, yet remarkable outcomes were not obtained due to its low effects. This paper proposes Low Frequency AC Transmission System as a solution to improve the power transmission capacity. The LFAC transmission system uses the frequently of less than 60Hz adopted in the previous HVAC transmission system. It is a transmission system based on the fact that the reactance loss of the transmission line is proportional to frequency. In foreign countries, it was presented an alternative of the HVDC transmission system in the 1990s and studies have been actively conducted in UK, the United States, Germany, China, and Norway since 2010. Globally recognized power enterprises such as ABB and Siemens perform research on the patent application on the LFAC transmission system. However, it is assumed that basic research is needed to obtain technology as there is no research on the LFAC transmission system in South Korea. This paper introduced the overview and principle of the LFAC transmission system, analyzed the characteristics of frequency of the previous system structures and facilities to apply them into the previous HAVC transmission system, and proposed a standard model of low frequency transmission in order to increase transmission capacity based on this fact. In addition, it compared and analyzed investment costs on methods of increasing transmission capacity of HVAC, HVDC, and LFAC transmission, and assessed economic feasibility. Lastly, it used Matlab Simulink, conducted simulation on frequency converting device and the LFAC transmission system to convert the previous 60Hz into low frequency, and tested the potential of applying the LFAC transmission system.
The characteristic of domestic power system is that generated output is supplied to metropolitan areas via transmission lines as approximately 40% of the whole loads are consumed in metropolitan areas. As the amounts of generation and loads gradually increase, a bottleneck occurs in transmission lines. Although Korean electric power corporation planned to construct 765kV-level high-voltage transmission lines and solve the bottleneck, it faces disagreements with local residents who protest the building of transmission towers that pass through the region where they reside. There have been a variety of research both in South Korea and overseas in an effort to increase transmission capacity, yet remarkable outcomes were not obtained due to its low effects. This paper proposes Low Frequency AC Transmission System as a solution to improve the power transmission capacity. The LFAC transmission system uses the frequently of less than 60Hz adopted in the previous HVAC transmission system. It is a transmission system based on the fact that the reactance loss of the transmission line is proportional to frequency. In foreign countries, it was presented an alternative of the HVDC transmission system in the 1990s and studies have been actively conducted in UK, the United States, Germany, China, and Norway since 2010. Globally recognized power enterprises such as ABB and Siemens perform research on the patent application on the LFAC transmission system. However, it is assumed that basic research is needed to obtain technology as there is no research on the LFAC transmission system in South Korea. This paper introduced the overview and principle of the LFAC transmission system, analyzed the characteristics of frequency of the previous system structures and facilities to apply them into the previous HAVC transmission system, and proposed a standard model of low frequency transmission in order to increase transmission capacity based on this fact. In addition, it compared and analyzed investment costs on methods of increasing transmission capacity of HVAC, HVDC, and LFAC transmission, and assessed economic feasibility. Lastly, it used Matlab Simulink, conducted simulation on frequency converting device and the LFAC transmission system to convert the previous 60Hz into low frequency, and tested the potential of applying the LFAC transmission system.
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