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가공송전선의 송전용량을 증가시키기 위한 동적송전용량 시스템의 설계
A Design for Dynamic Line Rating System to increase Overhead Transmission Line Capacities 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.25 no.7, 2011년, pp.72 - 77  

김성덕 (한밭대학교 전기전자제어공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Dynamic Line Rating (DLR) techniques have been greatly worthy of notice for efficiently increasing transmission capacity as well as controlling load-flow in overhead transmission lines, in comparison with the existing power system operating with Static Line Rating (SLR). This paper describes an util...

주제어

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문제 정의

  • 그렇지만 여전히 과거 기준으로 건설, 운용되고 있는 일부 기존 송전선로 효율의 최적화 방안 마련하기 쉽지 않다. 본 연구에서는 국내의 노후 가공송전선로 계통을 토대로 DLR시스템 적용 방법을 검토한다. 도체의 허용용량 산정뿐만 아니라 도체전류를 제한할 수 있는 이도 기준이나 변압기용량 등을 고려하는 DLR시스템의 실용적 방안을 제안한다.
  • 이러한 DLR 시스템은 SCADA 또는 EMS에서 통합 운용할 수 있다. 본 연구에서는 기존 설계기준으로 건설된 선로에 대한 동적송전용량 적용 방법에 대해 기술하였다. 선로부하는 일반적으로 전류로 설계되지만 기본적으로는 온도제어시스템이다.

가설 설정

  • 따라서 동적 및 정적송전용량을 온도제어 측면에서 해석하고 실시간 부하제어를 구현하기 위한 계통 구조를 설계하였다. 2회선 송전선로를 가정하고, 도체의 허용온도, 이도 설계기준 및 변압기 용량을 고려하는 실용적인 DLR시스템을 구성하였다. 제안된 DLR시스템을 실제 선로를 가정, 적용하여 설계된 구조의 특성을 검토하였다.
  • 따라서 송전선로의 이도, 변압기 용량 및 수요부하와 도체의 허용전류 사이의 조절과 운전 상태를 고려하여 DLR 제어시스템을 설계해야 한다. 그러나 방사선방식의 계통에 적용하는 방식의 DLR시스템 기법과 성능을 다중 선로에 직접 확장할 수 있으므로 본 연구에서는 단일선로가 2차변전소를 통해 급전하는 계통으로 가 정한다. 또한 이도 여유가 가장 작은 1992년 7월 이전에 건설된 154[㎸], 2회선, ACSR 410 복도체인 선로가 2차변전소를 통해 수용가에 전력을 공급하는 송전선로로 가정한다.
  • 그러나 방사선방식의 계통에 적용하는 방식의 DLR시스템 기법과 성능을 다중 선로에 직접 확장할 수 있으므로 본 연구에서는 단일선로가 2차변전소를 통해 급전하는 계통으로 가 정한다. 또한 이도 여유가 가장 작은 1992년 7월 이전에 건설된 154[㎸], 2회선, ACSR 410 복도체인 선로가 2차변전소를 통해 수용가에 전력을 공급하는 송전선로로 가정한다.
  • 병렬운전 154[㎸], 2회선 TL(transmission line)에 대하여 1회선에 대한 2일간 예측부하(prediction load)를 그림 1과 같이 회선 당 750[A]로 가정하였다. 회선 당 연속허용전류는 1,696[A]이며 1회선에는 상시 최대부하로 1회선 부하의 50[%] 부하인 848[A]로 운전된다.
  • 회선 당 연속허용전류는 1,696[A]이며 1회선에는 상시 최대부하로 1회선 부하의 50[%] 부하인 848[A]로 운전된다. 실험 기간 동안 10~40시 사이에 장시간 사고가 발생한다고 가정한다. 이때 이 선로는 고장 1회선 차단으로 인하여 건전회선에 2배의 부하가 자동적으로 부담된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
송전선로는 무엇을 고려하여 설계되는가? 송전선로는 도체의 최고허용온도, 설계온도를 기준으로 계산되는 이도, 및 지상고를 고려하여 설계된다. 이때 수용가 부하의 수급을 예측하여 변전소의 변압기 용량이나 차단기 용량이 결정된다.
ACSR 도체의 최고허용온도는 얼마인가? 그러나 실제로 이러한 기상조건들이 발생할 확률은 극히 적으므로 선로는 항상 여유 용량이 있는 상태로 운용되고 있다. 국내 송전선로에 주로 사용되는 ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced) 도체의 최고허용온도는 90[℃]이고, 이도 및 지상고 설계기준에서 도체의 설계온도는 40 또는 75[℃]로 적용하고 있다[1-2]. 최고 허용온도란 도체를 일정한 조건 하에서 연속적으로 사용할 수 있는 한계온도를 의미하며 설계온도는 선로나 설비 등을 설계, 설치할 때 적용하는 도체의 한계 온도를 말한다.
초고압 송전선로는 2회선 이상 병렬로 구성하여 운전하고 있는데 이를 통해 어떤 이점을 얻을 수 있는가? 초고압 송전선로는 기본적으로 2회선 이상을 병렬로 구성하여 운전한다. 2회선으로 병렬운전하면 1회선 고장 시에 각 회선마다 설치된 선로 보호용 차단기가 1회 재폐로를 시행하여 순간 혼촉 등과 같은 순간 고장에는 정전 없이 전력을 안정적으로 공급할 수 있다. 또한 단선 또는 지락 등 영구고장이 발생한 경우에도 해당 차단기로 고장 회선을 분리함으로써 고장 회선의 부하가 자동적으로 건전 회선에 부담되도록 하는 운용구조를 갖고 있다. 즉 병렬 2회선 중 1개 회선이 분리되어 나머지 1개 건전회선으로 선로 의 전체 부하전류가 흐르더라도 송전선로는 과부하 되지 않고 또한 정전하지 않아도 전력공급이 가능하도록 시스템이 설계되어 있다.
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참고문헌 (7)

  1. 가공송전선의 지상고 설계기준, DS 1020, KEPCO, 2003. 

  2. 가공선 이도 설계기준, DS 1211, KEPCO, 2004. 

  3. IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature of Bare Overhead Conductors, IEEE Std 738-2006. 

  4. D.A. Douglass and A.A Edris, "Real-time monitoring and dynamic thermal rating of power transmission circuits", IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 11, No. 3, pp. 1407-1418, 1996. 

  5. L. Ren, J. Xiuchen and S. Gehao, "DLR Research for dynamic increasing transmission capacity", 2008 International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis, Beijing China, 2008. 

  6. A.A. Rahim, and I.Z. Abidin, "Verification of conductor temperature and time to thermal-overload calculations by experiments", ICEE 2009. 3rd International Conference on Energy and Environment, pp. 324-329, 2009. 

  7. 김성덕, 송홍관, 장태인, "2회선 가공송전선의 단시간정격에 관한 평가 방법", 한국조명전기설비학회, 논문집 제21권, 제7호, pp. 20-28, 2007. 

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