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문제 정의
- 이를 통하여 실시간 무효전력 제어를 통한 전압 안정도 향상 및 계통의 혼잡비용 저감 등 년간 150 여억원의 효과를 얻을 것으로 전망된다. 본 논문은 최초로 국산화 개발한 345kV 미금 변전소 100MVA STATCOM 기기 내역과 설치 및 시험 내역등에 관하여 기술하였다.
제안 방법
- 수행하였다. 100MVA STATCOMe 국내최초로 개발된 송전급 FACTS 설비로써 기존의 GTO 전력소자 대신에 IGCT를 이용하여 설비의 고성능화, 소형화를 이룩하였으며, 설계, 제작, 설치, 운영 및 IT 제어 운영시스템 등 제반사항을 국산화 하였다. 현장 시험결과 성능과 신뢰도에서 매우 우수한 특성을 보였으며, 이를 기반으로 국내 수도권과 제주계통 등에 확대적용이 가능할 것으로 전망된다.
- 국내 수도권 전력망의 전압안정도 향상과 융통전력 증대로 인한 혼잡비용 저감을 위하여 한전 전력 연구원과 (주)효성은 2005년부터 345kV 100MVA STATCOM을 국산화 개발하고 미금 변전소에 설치하여 실증운전을 수행하였다. 100MVA STATCOMe 국내최초로 개발된 송전급 FACTS 설비로써 기존의 GTO 전력소자 대신에 IGCT를 이용하여 설비의 고성능화, 소형화를 이룩하였으며, 설계, 제작, 설치, 운영 및 IT 제어 운영시스템 등 제반사항을 국산화 하였다.
- 있다. 냉각수의 각종 파라미터들을 일정하게 유지하기 위한 필터들을 설치하였다. 또한 냉각시스템与 정상적인 운전 여부를 확인할 수 있도록 온도계, 유량계, 압력계, 전도도 센서 등을 설치하였으며, 냉각 시스템의 전반적인 운전 현황을 모니터 링하기 위하여 control cabinet과 중앙제어기간 통신을 통하여 데이터를 교환하고 일부 기능의 조작도 가능하도록 하였다.
- 제작된 인버터는 스위칭 동작시 발생하는 과도 전압의 크기를 최소화 하기 위해 표유 인덕턴스를 최소화하여 설계되었으며 온도 특성 및 정격, 효율의 특성을 개선하였다. 또한 IGCT gate driver를 고정하기 위한 고정 장치는 소자 교체 및 점검 등의 유지 보수에 용이하도록 개선되었으며 di/dt calmp 회로의 구조물을 추가하였다.
- 냉각수의 각종 파라미터들을 일정하게 유지하기 위한 필터들을 설치하였다. 또한 냉각시스템与 정상적인 운전 여부를 확인할 수 있도록 온도계, 유량계, 압력계, 전도도 센서 등을 설치하였으며, 냉각 시스템의 전반적인 운전 현황을 모니터 링하기 위하여 control cabinet과 중앙제어기간 통신을 통하여 데이터를 교환하고 일부 기능의 조작도 가능하도록 하였다.
- 마스터 제어부는 전체 시스템의 관리 및 수십 usee 단위의 제어를 담당하며, 모선전압 측정과 전류제어를 위한 전류측정을 수행한다. 마스터 제어기의 하드웨어는 VME(\fersa Module Eurocard)bus 시스템을 채용하였으며 VME 버스 시스템을 구동하기 위한 운영체계로는 Vxworks 5.
- 인버터의 정격 출력 전압은 8, 900Vrms(L-G)이며 정격 출력 전류는 l, 873Arms로 설계되었다. 인버터폴의 DC 입력은 폴 하단부에 배치되었으며 중성점은 하단부 가운데 부분에서 bus bar를 통하여 인출된다.
- 연결함으로써 차후 유지보수 및 소자 교체시 유연성을 높였다. 제작된 인버터는 스위칭 동작시 발생하는 과도 전압의 크기를 최소화 하기 위해 표유 인덕턴스를 최소화하여 설계되었으며 온도 특성 및 정격, 효율의 특성을 개선하였다. 또한 IGCT gate driver를 고정하기 위한 고정 장치는 소자 교체 및 점검 등의 유지 보수에 용이하도록 개선되었으며 di/dt calmp 회로의 구조물을 추가하였다.
대상 데이터
- 000A, 정격차단전류 50KA의 사양으로 구성되어 있다. 345kV 모선 2개소를 병렬 연결하기 위해 2개의 GCB가 사용되었다. 옥외 변전소용으로서 정상 상태의 선로 개폐뿐만 아니라 단락사고 등의 이상 상태에 있어서도 선로를 안전하게 개폐하여 계통을 안전하게 보호하는 SF6 가스로 절연된 차단기, 단로기, 접지개폐기, 계기용 변압기, 계기용 변류기 및 BUSHING 등으로 구성되어 있다.
- 있다. 차단부는 362kV GIB와 GIS로 구성되어 있으며, GIS는 정격전류 4.000A, 정격차단전류 50KA의 사양으로 구성되어 있다. 345kV 모선 2개소를 병렬 연결하기 위해 2개의 GCB가 사용되었다.
이론/모형
- 마스터 제어부는 전체 시스템의 관리 및 수십 usee 단위의 제어를 담당하며, 모선전압 측정과 전류제어를 위한 전류측정을 수행한다. 마스터 제어기의 하드웨어는 VME(\fersa Module Eurocard)bus 시스템을 채용하였으며 VME 버스 시스템을 구동하기 위한 운영체계로는 Vxworks 5.5를 채택하였다.
성능/효과
- 안정적으로 출력됨을 알 수 있다. STATCOM의 출력을 Full(±100 MVA)로 하였을 때 약 ±1.5kV 정도의 모선 전압이 변동됨을 관측하였으며, 이는 수도권 전력망의 다른 변전소에서 전압을 조정하기 때문에 345kV 모선의 전압이 크게 변하지 않았음을 의미한다. PCC단에서의 THD는 1.
- 크기 및 설치면적이 증가된다. 이를 보완하기 위해 변압기 철심에 부분 공극을 도입하는 방식을 사용하여 기존의 공극 방식에 비하여 손실 및 소음 개선 효과를 얻을 수 있었다
후속연구
- 현장 시험결과 성능과 신뢰도에서 매우 우수한 특성을 보였으며, 이를 기반으로 국내 수도권과 제주계통 등에 확대적용이 가능할 것으로 전망된다. 본 STATCOMe 2010년말까지 실증운전을 통한 신뢰성 검증후 2011년 본격적인 상용운전을 시작할 예정이며, 수도권 전압 안정도 향상에 기여할뿐 아니라 융통전력 향상을 통한 수도권의 혼잡비용 저감 등에 막대한 경제적 효과가 있을 것으로 기대 된다. KEA
- 이러한 불안을 해소하기 위해 한전 전력 연구원과 (주)효성은 345kV 100MVA STATCOM을 국산화 개발하고 수도권 전력망의 중추 변전소중 하나인 345kV 미금 변전소에 적용하여 실증운전을 시작하였다. 최초의 국산화된 송전급 FACTS 설비 인 만큼 1년간 신뢰성 시험을 통하여 2010년말 상업운전을 시작할 예정이다. 이를 통하여 실시간 무효전력 제어를 통한 전압 안정도 향상 및 계통의 혼잡비용 저감 등 년간 150 여억원의 효과를 얻을 것으로 전망된다.
- 100MVA STATCOMe 국내최초로 개발된 송전급 FACTS 설비로써 기존의 GTO 전력소자 대신에 IGCT를 이용하여 설비의 고성능화, 소형화를 이룩하였으며, 설계, 제작, 설치, 운영 및 IT 제어 운영시스템 등 제반사항을 국산화 하였다. 현장 시험결과 성능과 신뢰도에서 매우 우수한 특성을 보였으며, 이를 기반으로 국내 수도권과 제주계통 등에 확대적용이 가능할 것으로 전망된다. 본 STATCOMe 2010년말까지 실증운전을 통한 신뢰성 검증후 2011년 본격적인 상용운전을 시작할 예정이며, 수도권 전압 안정도 향상에 기여할뿐 아니라 융통전력 향상을 통한 수도권의 혼잡비용 저감 등에 막대한 경제적 효과가 있을 것으로 기대 된다.
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