전력수요 증가에 따른 발전설비 용량 증대와 그에 따른 발전소 소내 보 조기기 부하 증대 및 단위기기 용량 증대로 발전소 소내계통의 단락용량 증가는 물론 소내계통이 점점 복잡화되고 있다. 그 결과 전기안전사고 위 험은 증가하고 있다. 특히 단락전류 증가에 의한 ArcFlash 위험은 한층 증가하였다. 아크사고 발생 시 고장을 신속히 검출하여 고장구간을 빠르게 분리하는 것이 관건인바 종래의 계통보호 방식으로 Arc Flash 위험을 저감하는 데 는 한계가 있다. 먼저 1,000[...
전력수요 증가에 따른 발전설비 용량 증대와 그에 따른 발전소 소내 보 조기기 부하 증대 및 단위기기 용량 증대로 발전소 소내계통의 단락용량 증가는 물론 소내계통이 점점 복잡화되고 있다. 그 결과 전기안전사고 위 험은 증가하고 있다. 특히 단락전류 증가에 의한 ArcFlash 위험은 한층 증가하였다. 아크사고 발생 시 고장을 신속히 검출하여 고장구간을 빠르게 분리하는 것이 관건인바 종래의 계통보호 방식으로 Arc Flash 위험을 저감하는 데 는 한계가 있다. 먼저 1,000[MW]급 복합화력 발전소 소내계통을 모의하 여 6.9[kV] 고압 주모선과 1,500[kVA] 6.9[kV]/480[V] Load Center 변압 기, 3,400[kW] HP FWP(High Pressure Feed Water Pump) 전동기 및 700[kW] FGC(Fuel Gas Compressor) 전동기 등 대표적인 3종류 고전압 부하를 대상으로 Arc Flash 위험을 분석하였다. 특히 고압 주모선의 경우 이격거리 910[mm]에서 아크사고 에너지가 약 118[J/㎠] 정도로 대단히 위 험함을 알 수 있었다. Load Center 변압기, HP FWP 및 FGC의 차단기 2 차측의 아크사고 에너지는 각각 28, 31, 31[J/㎠] 이었다. 이 분석을 바탕 으로 설비별 Arc Flash 위험 저감을 위한 보호방식을 적용하여 분석해본 결과 Arc Flash 위험을 저감할 수 있었다. 발전소의 경우 단락전류가 상 당히 커서 고장전류가 이미 과전류 보호방식 순시동작 범위에 있기 때문 에 단순히 과전류 계전기 정정 방식 변경으로 Arc Flash 위험을 저감하 는 데는 한계가 있었다. 발전소의 고압계통 Arc Flash 위험을 저감하기 위한 방안으로 가장 효율적인 것은 Fuse와 아크보호 전용 계전방식을 도 입하는 것이다. 특히 Fuse의 경우 고장검출 및 차단을 동시에 할 수 있고 신속히 사고를 제거할 수 있어 효과적이다. 따라서 과부하 보호는 종래의 과전류 보호계전기가 담당하고 Arc Flash 보호를 목적으로 한 적절한 용 량의 Fuse를 설치할 경우 효과적으로 Arc Flash 위험 저감할 수 있다. 발전소에 아크보호 전용 계전기 도입함에 있어 고속도 3상 단락접지스위 치인 아크 제거기 설치를 하지 않는 것을 추천한다. 발전소의 경우 단락 전류가 상당히 커서 아크사고 발생 시 모선을 3상 단락 접지시킬 경우 설 비에 주는 전기적, 열적 및 기계적 충격이 매우 크다. 이는 아크사고 발생 시 설비 수명단축 등 외적인 손실이 발생한다. 다만 아크 제거기에 사용 되는 계전기 고속도 접점을 차단기 개방신호로 사용하여 사고를 신속히 제거하는 것이 Arc Flash 위험 저감에 유리하다, 이외 비율차동 계전기 적용 또는 보호협조 허용 범위 내에서 과전류 순시요소를 가능한 빠르게 정정하여 Arc Flash 위험을 부분적으로 저감할 수 있다.
전력수요 증가에 따른 발전설비 용량 증대와 그에 따른 발전소 소내 보 조기기 부하 증대 및 단위기기 용량 증대로 발전소 소내계통의 단락용량 증가는 물론 소내계통이 점점 복잡화되고 있다. 그 결과 전기안전사고 위 험은 증가하고 있다. 특히 단락전류 증가에 의한 Arc Flash 위험은 한층 증가하였다. 아크사고 발생 시 고장을 신속히 검출하여 고장구간을 빠르게 분리하는 것이 관건인바 종래의 계통보호 방식으로 Arc Flash 위험을 저감하는 데 는 한계가 있다. 먼저 1,000[MW]급 복합화력 발전소 소내계통을 모의하 여 6.9[kV] 고압 주모선과 1,500[kVA] 6.9[kV]/480[V] Load Center 변압 기, 3,400[kW] HP FWP(High Pressure Feed Water Pump) 전동기 및 700[kW] FGC(Fuel Gas Compressor) 전동기 등 대표적인 3종류 고전압 부하를 대상으로 Arc Flash 위험을 분석하였다. 특히 고압 주모선의 경우 이격거리 910[mm]에서 아크사고 에너지가 약 118[J/㎠] 정도로 대단히 위 험함을 알 수 있었다. Load Center 변압기, HP FWP 및 FGC의 차단기 2 차측의 아크사고 에너지는 각각 28, 31, 31[J/㎠] 이었다. 이 분석을 바탕 으로 설비별 Arc Flash 위험 저감을 위한 보호방식을 적용하여 분석해본 결과 Arc Flash 위험을 저감할 수 있었다. 발전소의 경우 단락전류가 상 당히 커서 고장전류가 이미 과전류 보호방식 순시동작 범위에 있기 때문 에 단순히 과전류 계전기 정정 방식 변경으로 Arc Flash 위험을 저감하 는 데는 한계가 있었다. 발전소의 고압계통 Arc Flash 위험을 저감하기 위한 방안으로 가장 효율적인 것은 Fuse와 아크보호 전용 계전방식을 도 입하는 것이다. 특히 Fuse의 경우 고장검출 및 차단을 동시에 할 수 있고 신속히 사고를 제거할 수 있어 효과적이다. 따라서 과부하 보호는 종래의 과전류 보호계전기가 담당하고 Arc Flash 보호를 목적으로 한 적절한 용 량의 Fuse를 설치할 경우 효과적으로 Arc Flash 위험 저감할 수 있다. 발전소에 아크보호 전용 계전기 도입함에 있어 고속도 3상 단락접지스위 치인 아크 제거기 설치를 하지 않는 것을 추천한다. 발전소의 경우 단락 전류가 상당히 커서 아크사고 발생 시 모선을 3상 단락 접지시킬 경우 설 비에 주는 전기적, 열적 및 기계적 충격이 매우 크다. 이는 아크사고 발생 시 설비 수명단축 등 외적인 손실이 발생한다. 다만 아크 제거기에 사용 되는 계전기 고속도 접점을 차단기 개방신호로 사용하여 사고를 신속히 제거하는 것이 Arc Flash 위험 저감에 유리하다, 이외 비율차동 계전기 적용 또는 보호협조 허용 범위 내에서 과전류 순시요소를 가능한 빠르게 정정하여 Arc Flash 위험을 부분적으로 저감할 수 있다.
According to increased system load demand, generating capacity, auxiliary power capacity for power plant and unit capacity of a generator have increased and three phase short circuit current has been much higher and auxiliary power system for power plant has been more complicated tha...
According to increased system load demand, generating capacity, auxiliary power capacity for power plant and unit capacity of a generator have increased and three phase short circuit current has been much higher and auxiliary power system for power plant has been more complicated than past. Therefore general electric hazards and especially arc flash hazard are severe in power plant. The faulted area should be removed as fast as possible to minimize arc flash hazard, but conventional protection schemes have their limit to mitigate arc flash hazard. Assuming the auxiliary power system of 1,000MW class combined cycle power plant, arc flash hazard analysis for one of 6.9kV high voltage main buses and three kinds of typical loads connected to that bus, such as one load center transformer(1,500kVA), one HP FWP(3,400kW) and one FGC(700kW) was conducted. The incident energy of the 6.9kV high voltage main bus was about 118J/㎠ and arc flash hazard was extremely dangerous. The incident energy of the circuit breaker load side for load center transformer, HP FWP and FGC HP FWP was about 28, 31 and 31J/㎠ respectively. Based on this analysis, mitigation methods of arc flash hazard for power plant high voltage system were suggested. Due to three phase short circuit current or arcing current is very high and arcing current is within the instantaneous range of the over current protective device, there is no room to mitigate arc flash hazard by altering setting value of over current protection relay to remove faulted part quickly. Fuses are very effective devices to mitigate arc flash hazard, because there is no time delay of circuit breaker operation. The purpose of these fuses are not the over current protection of machine but mitigation of arc flash hazard only. The arc flash protection relay system should be introduced but the arc eliminator should be avoided in power plant. When a arc incident happens, the arc eliminator which is a high speed three phase ground switch will gives a great negative impact on auxiliary power system electrically, mechanically and thermally due to extremely high three phase short circuit current in power plant. Also, other methods for mitigating arc flash hazard are the ratio differential current protection relay and high speed over current protection scheme are adapted, as long as the protection coordination can be allowed.
According to increased system load demand, generating capacity, auxiliary power capacity for power plant and unit capacity of a generator have increased and three phase short circuit current has been much higher and auxiliary power system for power plant has been more complicated than past. Therefore general electric hazards and especially arc flash hazard are severe in power plant. The faulted area should be removed as fast as possible to minimize arc flash hazard, but conventional protection schemes have their limit to mitigate arc flash hazard. Assuming the auxiliary power system of 1,000MW class combined cycle power plant, arc flash hazard analysis for one of 6.9kV high voltage main buses and three kinds of typical loads connected to that bus, such as one load center transformer(1,500kVA), one HP FWP(3,400kW) and one FGC(700kW) was conducted. The incident energy of the 6.9kV high voltage main bus was about 118J/㎠ and arc flash hazard was extremely dangerous. The incident energy of the circuit breaker load side for load center transformer, HP FWP and FGC HP FWP was about 28, 31 and 31J/㎠ respectively. Based on this analysis, mitigation methods of arc flash hazard for power plant high voltage system were suggested. Due to three phase short circuit current or arcing current is very high and arcing current is within the instantaneous range of the over current protective device, there is no room to mitigate arc flash hazard by altering setting value of over current protection relay to remove faulted part quickly. Fuses are very effective devices to mitigate arc flash hazard, because there is no time delay of circuit breaker operation. The purpose of these fuses are not the over current protection of machine but mitigation of arc flash hazard only. The arc flash protection relay system should be introduced but the arc eliminator should be avoided in power plant. When a arc incident happens, the arc eliminator which is a high speed three phase ground switch will gives a great negative impact on auxiliary power system electrically, mechanically and thermally due to extremely high three phase short circuit current in power plant. Also, other methods for mitigating arc flash hazard are the ratio differential current protection relay and high speed over current protection scheme are adapted, as long as the protection coordination can be allowed.
주제어
#아크사고 에너지 아크보호 계전기 발전소 고압계통 arc flash power plant arc flash protection scheme fuse arcing current
학위논문 정보
저자
이선우
학위수여기관
한국기술교육대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
안전환경공학과 안전환경전공
지도교수
오용택
발행연도
2018
총페이지
80
키워드
아크사고 에너지 아크보호 계전기 발전소 고압계통 arc flash power plant arc flash protection scheme fuse arcing current
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.