본 논문에서는 최근 분산전원 확대보급에 따라 계량오차 발생, 변전소 CB 또는 Recloser, 수전설비 VCB의 OCGR 오동작, 배전자동화 시스템 거짓FI 정보발생 등 한전 배전계통에서 발생되는 오동작 현상에 대해서 원인분석을 수행하였고 그 원인은 변압기 결선에 의한 역 조류현상임을 규명하였다. 이러한 역 조류현상의 영향으로 배전계통의 3상 기본파 전류가 N상에서 동상이 되어 3배의 전류로 합산되었으며, 이 현상을 근거로 새로운 계통해석 방법을 제시하였다. 새로운 계통해석 방법을 적용하여 구간별 고장전류를 해석하였고, 역 조류현상 규명을 위해 변압기 결선형태 별로 역 조류 발생여부를 실험하였다. 또한 PSCAD/EMTDC로 실제 계통을 모의함으로써 역 조류에 의한 오동작 현상을 줄이기 위한 방법으로 중성선의 영상임피던스를 조절하는 방법을 제시하였다.
본 논문에서는 최근 분산전원 확대보급에 따라 계량오차 발생, 변전소 CB 또는 Recloser, 수전설비 VCB의 OCGR 오동작, 배전자동화 시스템 거짓FI 정보발생 등 한전 배전계통에서 발생되는 오동작 현상에 대해서 원인분석을 수행하였고 그 원인은 변압기 결선에 의한 역 조류현상임을 규명하였다. 이러한 역 조류현상의 영향으로 배전계통의 3상 기본파 전류가 N상에서 동상이 되어 3배의 전류로 합산되었으며, 이 현상을 근거로 새로운 계통해석 방법을 제시하였다. 새로운 계통해석 방법을 적용하여 구간별 고장전류를 해석하였고, 역 조류현상 규명을 위해 변압기 결선형태 별로 역 조류 발생여부를 실험하였다. 또한 PSCAD/EMTDC로 실제 계통을 모의함으로써 역 조류에 의한 오동작 현상을 줄이기 위한 방법으로 중성선의 영상임피던스를 조절하는 방법을 제시하였다.
As the penetration of distributed generation systems is recently high, there have been metering errors, trips of protective devices in KEPCO distribution systems including an occurrence of false fault-indicator in distribution automation system. The cause of malfunctions was the reverse-power-flow p...
As the penetration of distributed generation systems is recently high, there have been metering errors, trips of protective devices in KEPCO distribution systems including an occurrence of false fault-indicator in distribution automation system. The cause of malfunctions was the reverse-power-flow phenomenon due to transformer wiring types. By the effect of the reverse-power-flow, each of phase's fundamental currents was added by about 3 times on the neutral line. A new method based on the analysis of the reverse-power-flow is proposed in this paper. Fault currents on each section were analyzed by the proposed method, and the effect of types of transformer wiring was examined experimentally. In order to reduce the malfunctions due to the reverse-power-flow, controlling the zero-sequence impedance of transformer was designed and verified by using PSCAD/EMTDC software.
As the penetration of distributed generation systems is recently high, there have been metering errors, trips of protective devices in KEPCO distribution systems including an occurrence of false fault-indicator in distribution automation system. The cause of malfunctions was the reverse-power-flow phenomenon due to transformer wiring types. By the effect of the reverse-power-flow, each of phase's fundamental currents was added by about 3 times on the neutral line. A new method based on the analysis of the reverse-power-flow is proposed in this paper. Fault currents on each section were analyzed by the proposed method, and the effect of types of transformer wiring was examined experimentally. In order to reduce the malfunctions due to the reverse-power-flow, controlling the zero-sequence impedance of transformer was designed and verified by using PSCAD/EMTDC software.
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문제 정의
특히 이러한 변압기 결선으로 인해 계통해석이 복잡해지고, 이로 인해 전력량계 계량오차 발생과 보호계전기 등 배전기기들이 오동작하는 사례가 증가되고있고 이에 대한 정확한 원인분석과 해석방법이 필요한 실정이다[1]. 따라서 본 논문은 변압기 결선에 의한 역 조류현상을 규명하였고, 현행 배전계통에서 N 상 과전류로 인한 기기 오동작 사례를 설명하였고, 중성선 전류가 상전류보다 크게 발생되는 현상을 분석하였다. 또한, 배전계통에서 3상 기본파 전류가 N 상에서 3배의 전류로 합산되는 현상을 규명하였고, 이러한 현상을 근거로 새로운 계통해석방법과 대책을 제시하였다.
본 논문에서는 배전계통에서 발생되는 여러가지 오동작 현상에 대한 사례를 설명하였고, 그 원인은 변압기 결선이 Y-左 또는 Y-Y-△결선으로 1차 측 중성점이 접지되어 있는 경우에 역 조류현상이 발생되는 것으로 분석되었다. 이러한 역 조류현상은 배전선로에 지락고장, 전선단선고장, 선간단락고장, 불평형 부하가 발생하였을 때 나타나는 것으로 확인되었고 이에 대한 대책이 시급한 것으로 분석되었다.
제안 방법
그림 4는 배전계통에서 역 조류현상을 모의하기 위해서 실험용 3상 변압기(、【-△결선, 3[kVA])에 상별로 입력전압을 조절하였을 때 전력분석기를 이용하여 역 조류현상을 실험하였다.
따라서 본 논문에서는 실제 현장에서 발생된 구간별, 상별 전류의 크기를 변압기에 의한 역 조류에 현상을 감안하여 그림 9와 같이 벡터를 해석하였다.
또한 본 논문에서는 변압기의 상별 역 조류의 크기와 위상은 동일한 것으로 확인되었고, N상에 3배의 상전류가 발생되는 원리를 규명하였으며 이때 상별 조류의 합은 Zero가 되는 것을 확인하였다. 따라서 역 조류에 대한 새로운 계통해석 방법을 적용하여 제시하였다
따라서 본 논문은 변압기 결선에 의한 역 조류현상을 규명하였고, 현행 배전계통에서 N 상 과전류로 인한 기기 오동작 사례를 설명하였고, 중성선 전류가 상전류보다 크게 발생되는 현상을 분석하였다. 또한, 배전계통에서 3상 기본파 전류가 N 상에서 3배의 전류로 합산되는 현상을 규명하였고, 이러한 현상을 근거로 새로운 계통해석방법과 대책을 제시하였다.
2가지 방법이 있다. 먼저 변압기 결선 형태별로 역 조류현상 발생여부를 실험하였고, 다음 영상 임피던스 크기를 조절하는 방법으로 그림 10과 같이 PSCAD /EMTDC로 배전계통 상황을 동일하게 모의해서 영상 임피던스 값에 따른 역 조류의 크기를 모의를 하였고, 이들 방지대책을 각각 제시하였다.
실험 6~7에서 역 조류현상을 줄이기 위한 방법으로 연계용 변압기 1차 중성선에 저항을 삽입하여 상별 전류를 제한하는 방법으로 PSCAD/EMTDC로 계통을 모의하였다. 시뮬레이션 결과는 고장 전류의 파형은 그림 11과 같다.
표 1과 같이 상별로 입력전압을 변압기 1차 측에 각각 인가하였을 때 역 조류현상을 측정하였고, 그 결과는 다음과 같다.
대상 데이터
세 번째 사례는 OO태양광 발전소 수전용 계량기가 정상계 량 보다 3~4배 과다 계 량된 사례 이다. 그 원인은 발전측 연계용 변압기의 역 조류현상에 의해서 계량기가 과다계량된 것으로 분석되었다 [7-9], 네 번째 사례는。。지점 관내 고객 구내에서 케이블 고장으로 정전이 발생했으나 고장구간 부하 측에 있는 자동화개폐기에서 거짓 고장정보를 발생 시켜 고장위치를 잘못 판단하여 계통절체를 잘못하였다.
첫 번째 사례는 <3 0지점 관내 발전설비가 연계된 배전선로에서 보호기기(Redoser)가 동일변전소 동일 뱅크 내 타 배전선로 지락 고장시 오동작하였다. 그 원인은 발전측의 연계용 변압기로 인해서 역 조류현상에 의한 오동작으로 분석되었다[1 이.
이론/모형
대처할 수 있다. 특히 상별 고장전류의 크기는 대칭좌표법Symmetrical CoordinatES Method) 으로 정상분, 역상분, 영상분을 나누어서 해석한다.
성능/효과
특히 이번 실험결과 손실이 없는 이상적인 변압기의 경우 역 조류현상은 상별 전류의 크기와 위상이 동일한 것으로 분석되었고, N 상의 전류는 상전류의 30아%]가 발생되는 것으로 나타났다. 결론적으로 변압기 결선에 의한 역 조류현상은 기본파 성분의 상전류가 중성선에 합산되는 현상을 규명하였다.
결론적으로 역 조류에 대한 문제점을 해소하기 위해서는 연계용 변압기(Y-左)의 N상 영상 임피던스를 적절하게 조절함으로써 설정하여 분산전원 측에서의 고장전류를 제한하여 보호계전기의 오동작을 방지하는 방법과 1차 중성점을 부동 운전시 상별 부하 불평형에 따른 이상전압 방지를 위해서 고속으로 분산 전원을 차단하는 방법뿐이다. 또한 새로 신설하는 분산전원 연계용 변압기는 Y-Y결선 형태로 하 면역 조류현상을 근본적으로 방지할 수 있다.
이러한 역 조류현상은 배전선로에 지락고장, 전선단선고장, 선간단락고장, 불평형 부하가 발생하였을 때 나타나는 것으로 확인되었고 이에 대한 대책이 시급한 것으로 분석되었다. 또한 본 논문에서는 변압기의 상별 역 조류의 크기와 위상은 동일한 것으로 확인되었고, N상에 3배의 상전류가 발생되는 원리를 규명하였으며 이때 상별 조류의 합은 Zero가 되는 것을 확인하였다. 따라서 역 조류에 대한 새로운 계통해석 방법을 적용하여 제시하였다
지상 운전되고 있다. 실험 2와 같이 A상 입력 전압만 198[V]로 10[%] 적게 입력하였을 때 실험 결과는 그림 5의 우측 그림과 같이 상별 전류의 크기가 각각 1.061[A], 1.484[A], 1.0&LA]로 모두 300[%] 이상 증가하였고, a상 전압보다 전류의 위상이 185[°] 뒤진 역방향 전력이 발생되고, B상과 C 상은 전압과 전류의 위상차가 90[°] 이내로 정 방향 전력이 발생되었다. 특히 이때 n상 전류는 2.
특히 이러한 역 조류 발생시 A, B, C상 전류의 크기는 같고, 위상이 같아 되는 이유는 변압기 2차측 △ 결선에 의해서 상전류가 직렬로 순환되어 전류의 크기와 위상이 같은 것으로 분석되었고, 이로 인하여 중성선 전류는 상전류의 300[%] 전류가 발생되고, 이때 A상에 발생되는 역 조류의 크기는 B, C 상정 방향 조류의 합과 같은 것으로 분석되었다. 특히 단 방향 계량기에서 계량오차가 크게 발생되는 이유는 역 방향 전력을 Zero 계량하고, 정 방향 계량만 하기 때문에 계량오차가 발생되는 것으로 분석되었다 回
216[A]로 A상 전류의 대략 285[%]가 발생되었다. 특히 이번 실험결과 손실이 없는 이상적인 변압기의 경우 역 조류현상은 상별 전류의 크기와 위상이 동일한 것으로 분석되었고, N 상의 전류는 상전류의 30아%]가 발생되는 것으로 나타났다. 결론적으로 변압기 결선에 의한 역 조류현상은 기본파 성분의 상전류가 중성선에 합산되는 현상을 규명하였다.
참고문헌 (15)
최준호, 노경수, 김재철 '분산전원이 연계된 배전계통의 온라인 보호협조 방안', 조명.전기설비학회 논문지 제21권 제3호, 2007년 3월
신동열, 김숙철, 윤기갑, 차한주, '위상변환장치를 이용한 새로운 배전변압기 무정전 교체방법', 조명.전기설비학회 논문지 제21권 제6호, 2007년 12월
Sukumar M. Brahma; Adly A. Girgis, 'Effect of Distributed Generation on Protective Device Coordination in Distribution System', Power Engineering, LESCOPE '01, Page(s):115-119, 2001
Interconnect Protection of Dispersed Generators, Charles J. Mozina, 2001
Winding Arrangements for Distributed Generation, Wayne Hartmann, 2002
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