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분산전원이 도입된 배전계통의 보호협조 해석방법
Protection Coordination Analysis for Distribution Systems Integrated with Distributed Generation 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.12 no.5, 2011년, pp.2279 - 2284  

김재언 (충북대학교 전기공학부) ,  김의환 (한전전력연구원)

초록
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기존의 수지상 배전계통은 사고 등에 대한 설비보호 및 전력공급 신뢰도 향상을 위하여 과전류보호협조방식을 채택하고 있다. 국내 배전계통의 경우, 그 보호방식 협조체계는 배전용변전소 동일 변압기 동일 모선에서 다수의 배전선이 각각 CB(변전소 차단기)를 통하여 인출되어 각 배전선로 이하에서 사고발생시 고장전류를 검출하여 해당 CB를 차단하도록 되어있다. 그러나, 이와 같은 보호방식을 채용하고 있는 배전계통에 분산전원이 도입될 경우 변전소 인출차단기의 차단용량은 영향을 받게 되므로 충분한 검토가 필요하다. 본 논문에서는 분산전원 도입시, 국내 배전용 변전소의 인출차단기에 대한 차단용량을 초과하지 않는 보호협조방법을 제시하고, 이를 PSCAD-EMTDC 계통해석 S/W Tool에 의하여 모의하여 검증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In most of radial distribution systems, the overcurrent protection coordination is adopted for the protection of apparatus and the improvement of electrical power system reliability. The protection coordination structure in distribution substation is composed of several circuit breakers(CB) with dis...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 먼저, 배전용변전소의 상위계통에 대한 등가 전원임피던스, 3권선 변압기 등가회로를 구성하고, 연계되는 분산전원의 연계 변압기 결선방식 등을 고려한 차단용량 해석 모델을 제안하고, 도입된 분산전원 연계용량에 대한 3상단락 및 1선지락 고장전류를 해석하여 차단용량을 협조하는 방법을 제안한다. 그리고 154 kV/22.9kV 배전용 변전소를 대상으로 하여 적용한 결과를 통하여 변전소 인출구 차단 용량(12.5kA)을 초과하지 않는 보호협조방법에 대하여 기술하기로 한다.
  • 따라서, 본 논문에서는 분산전원이 도입된 배전계통의 변전소 인출차단기 직하사고 시 차단용량을 초과하지 않도록 하는 보호협조방안을 제안하고자 한다. 먼저, 배전용변전소의 상위계통에 대한 등가 전원임피던스, 3권선 변압기 등가회로를 구성하고, 연계되는 분산전원의 연계 변압기 결선방식 등을 고려한 차단용량 해석 모델을 제안하고, 도입된 분산전원 연계용량에 대한 3상단락 및 1선지락 고장전류를 해석하여 차단용량을 협조하는 방법을 제안한다.
  • 9kV측)-Delta(3차측)로 되어 있다. 따라서, 상위 전원계통-3권선변압기-모선으로 구성되는 차단용량 해석 정상분 및 영상분 모델을 하기와 같이 제안하기로 한다.
  • 분산전원이 연계된 배전계통의 변전소 인출구 차단기의 차단용량을 해석하기 위한 모델을 하기와 같이 제시한다. 그림에서의 분산전원 DG는 동일뱅크 인접배전선에 연계되어 있는 분산전원으로 간주한다.

가설 설정

  • 제안된 차단용량 해석방법에 의거하여 2항의 기존 배전계통 모델에 대하여 적용한 결과는 다음과 같다. 여기서는 정격용량 10MW 및 15MW인 동기발전기가 %Z = 6%의 Y직접접지(Zn=0)-델타연결방식의 변압기를 통하여 인접배전선 CB직하에 연계된 것으로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수지상 배전계통은 사고 등에 대한 설비보호 및 전력공급 신뢰도 향상을 위해 무엇을 채택하는가? 기존의 수지상 배전계통은 사고 등에 대한 설비보호 및 전력공급 신뢰도 향상을 위하여 과전류보호협조방식을 채택하고 있다. 국내 배전계통의 경우, 그 보호방식 협조체계는 배전용변전소 동일 변압기 동일 모선에서 다수의 배전선이 각각 CB(변전소 차단기)를 통하여 인출되어 각 배전선로 이하에서 사고발생시 고장전류를 검출하여 해당 CB를 차단하도록 되어있다.
국내 배전계통의 경우, 수지상 배전계통의 보호방식 협조체계는 어떻게 이루어져있는가? 기존의 수지상 배전계통은 사고 등에 대한 설비보호 및 전력공급 신뢰도 향상을 위하여 과전류보호협조방식을 채택하고 있다. 국내 배전계통의 경우, 그 보호방식 협조체계는 배전용변전소 동일 변압기 동일 모선에서 다수의 배전선이 각각 CB(변전소 차단기)를 통하여 인출되어 각 배전선로 이하에서 사고발생시 고장전류를 검출하여 해당 CB를 차단하도록 되어있다. 그러나, 이와 같은 보호방식을 채용하고 있는 배전계통에 분산전원이 도입될 경우 변전소 인출차단기의 차단용량은 영향을 받게 되므로 충분한 검토가 필요하다.
154kV 배전용변전소에 설치되어 있는 변압기는 어떻게 되어있는가? 국내 154kV 배전용변전소에 설치되어 있는 변압기는 3권선 변압기로서 대부분 Y접지(1차측:154kV)-Y접지(2차측:22.9kV측)-Delta(3차측)로 되어 있다. 따라서, 상위 전원계통-3권선변압기-모선으로 구성되는 차단용량 해석 정상분 및 영상분 모델을 하기와 같이 제안하기로 한다.
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참고문헌 (9)

  1. Electrical Distribution System Protection, Cooper Power Systems, 1990. 

  2. T. A. Short, Electric Power Distribution hand-book, CRC Press, 2004. 

  3. 한국전력공사, 배전보호기술서, 2008년 10월. 

  4. 한국전력표준규격 ESB 150, 교류차단기 

  5. 한국전력공사, 변전건설설계, 1996. 

  6. R. C. Dugan, et. al., Electrical Power Systems Quality: 2nd Edition, McGraw-Hill, 2002. 

  7. Dugan, R.C., McDermott, T.E., "Operating Conflicts for Distributed Generation on Distribution systems", Industry Applications Magazine, IEEE Volume 8, No. 2, March-April 2002 Page(s): 19-25. 

  8. Mukesh Nagpal, et. al, "Dispersed Generation Interconnection-Utility Perspective", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 42, No. 3, May/June 2006. 

  9. R. A. Walling, et. al, Working Group on Distributed Generation Integration, "Summary of Distributed Resources Impact on Power Delivery Systems", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 23, No. 3, July 2008. 

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