[논문]±500kV HVDC 2회선 송전선로의 전기환경특성 예측 및 평가

우정민; 주문노; 신구용; 권구민; 최우정; 이재현

doi:10.5370/kiee.2018.67.4.554

±500kV HVDC 2회선 송전선로의 전기환경특성 예측 및 평가
Prediction and Analysis of Electrical Environmental Characteristics under ±500kV HVDC Double Bipole Transmission Line 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.67 no.4, 2018년, pp.554 - 560

우정민 (Electrical Environment Research Center, Korea Electrotechnology Research Institute) , 주문노 (Electrical Environment Research Center, Korea Electrotechnology Research Institute) , 신구용 (Korea Electric Power Research Institute (KEPRI), Korea Electric Power Corporation (KEPCO)) , 권구민 (Korea Electric Power Research Institute (KEPRI), Korea Electric Power Corporation (KEPCO)) , 최우정 (New Transmission Division, Korea Electric Power Corporation (KEPCO)) , 이재현 (New Transmission Division, Korea Electric Power Corporation (KEPCO))

Abstract ▼ AI-Helper

Since Korea has a small land area, it is expected to construct the conductor return type with neutral wire in the case of ${\pm}500kV$ HVDC double bipole transmission line. Therefore, in order to apply ${\pm}500kV$ HVDC double bipole transmission line with neutral wire in Korea, it is necessary to develop technology for insulation and environmental designs. In this study, radio interference, audible noise, electric field and ion current density according to the polarity arrangement were compared and assessed in the ${\pm}500kV$ HVDC double bipole transmission line with the conductor return method. And the optimum configuration of HVDC double bipole transmission line was determined from the viewpoint of electrical environment.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

HVDC ±500kV Double Bipole의 전기환경장해를 평가하기 위해 그림 2와 같이 4가지 형태의 극배치 방안을 고려하였다.
[2-5] 본 연구에서는 2회선 가공송전선로 경과지 주변에서 발생될 수 있는 전기환경장해가 인체 및 전기설비에 영향을 최소화 되도록 각각의 장해량을 예측 및 평가하여 전기환경관점에서 도체귀로형 HVDC ±500kV 2회선 가공송전선로의 최적선로 형상을 제시하였다.
도체귀로형 HVDC ±500kV 2회선 가공송전선로의 최적선로 형상을 선정하기 위하여 4가지 형태의 극배치 방안을 전기환경관점에서 검토하였다.
이온을 고려하지 않는 Deutsch’s assumption이 아닌 Ion-coupling을 고려한 직류전계와 이온밀도 등을 계산하였고, 지배방정식은 아래와 같다.

이론/모형

또한 소도체 방식, 직경 등과 같은 도체사양 및 전기환경장해 평가조건을 표 1에 나타냈으며, 애자 종류에 따른 선로형상 조건은 표 2에 나타낸 것처럼 지상고는 거의 유사하고 극간격이 약 15m에서 25m로 변화된다. 전기환경장해 평가를 위한 계산은 Matlab 7.0을 기준으로 이루어졌다. 이온을 고려하지 않는 Deutsch’s assumption이 아닌 Ion-coupling을 고려한 직류전계와 이온밀도 등을 계산하였고, 지배방정식은 아래와 같다.

성능/효과

1. 극배치 및 애자형태를 변화한 2회선 선로형상 중에서 대각배열이 코로나 소음과 라디오 잡음이 가장 크게 발생하였으나, 4 가지 형태의 2회선 선로형상들도 가공송전선로 설계 기준값을 만족하였다.
2. 극배치 및 애자형태를 변화한 모든 2회선 선로형상에서 지표면 전계강도의 L5(95% 발생확률값)은 약 25kV/m 이하로 발생되어 HVDC 가공송전선로 설계 기준치를 만족하였다.
3. 전기환경관점에서 한쪽으로 동일한 극성을 배치하는 배열이 전기환경관점에서 가장 유리하지만 현장적용시 보수 및 뇌사 고율을 종합적으로 검토하면 대각배열을 차선책으로 고려할 수 있다.
(+)극성에서 발생되는 코로나 방전펄스는 (-)극성에 비해 펄스 크기가 크며 지속시간이 길기 때문에 EMI (Electromagnetic Interference)의 주요 발생원은 (+)극성에서의 코로나 방전이다.[6] 직류가공송전선로의 (+)극성 측에서 발생되는 코로나 소음 및 라디오 잡음은 (-)극성측 보다 크게 나타나기 때문에 (+)극성측 직하 부근에서 코로나 소음 및 라디오 잡음량을 측정 및 평가하는 것이 일반적이다. 따라서 HVDC 2회선의 송전선로의 극배치를 고려할 때 (+)극성을 (-)극성보다 지면에서 멀리 배치하는 것이 코로나 소음 및 라디오 장해 대책 관점에서 유리하다.
(+)극을 상부로 모두 배치한 경우 동일한 극성이 수평배열되기 때문에 표 3과 같이 극간격 변화에 따른 도체표면전계는 크게 차이가 나지 않아 모든 철탑형상에서 유사하게 나타난다. 따라서 선로형상 중 극간격이 15m로 가장 작은 폴리머 애자 V련과 25m로 가장 큰 자기애자 I련의 도체표면전계는 거의 동일하게 나타났다. 이와 같이 동일한 극성을 수평으로 배치하는 경우는 극간격보다는 지상고와 상·하부간 거리가 도체표면전계에 영향을 더 주기 때문에 상부 (+) 동극배열은 상·하부간 거리가 작은 선로형상 중 극간거리가 가장 큰 폴리머 애자 I련의 도체표면 전계가 가장 크게 나타났다.
동일한 극성을 한쪽으로 모두 배치한 경우 동일한 극성이 수직으로 배열되기 때문에 도체표면전계에 영향을 주로 미치는 요소는 극간격이 된다. 따라서 표 6과 같이 극간격이 가장 작은 폴리머 애자 V련의 도체표면전계가 가장 크게 나타났다. 그러나 동일한 극성을 한쪽으로 배치하면 상부암과 하부암에 설치된 선로의 극성영향이 다른 극성배열보다 적어 도체표면전계 크기가 상대적으로 가장 낮게 된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국내에서 도체귀로 방식의 ±500kV HVDC 가공선로 적용하기 위해서는?	도체귀로(중성선) 방식의 적용으로 인해 철탑설계를 비롯한 절연설계와 환경설계 및 금구류 개발 등 HVDC 가공선로의 건설에 있어서 모든 부분이 변경되어야 하며 전 세계적으로 이에 대한 상용화 사례는 전무하다. 따라서 국내에서 도체귀로 방식의 ±500kV HVDC 가공선로를 적용하기 위해서는 절연설계, 환경설계 및 금구류설계에 대한 국내 기술자립화가 필요한 실정이다. 특히 전기환경분야는 송전선로 건설 후 운영시 선로 경과지 주변에서 발생될 수 있는 모든 환경장해문제를 최소화하기 위해 국내 환경실정에 맞는 송전선로 설계안을 정립해야한다.
	선로 경과지 주변에서 발생될 수 있는 환경장해문제는?	특히 전기환경분야는 송전선로 건설 후 운영시 선로 경과지 주변에서 발생될 수 있는 모든 환경장해문제를 최소화하기 위해 국내 환경실정에 맞는 송전선로 설계안을 정립해야한다. HVDC 가공송전선로에서 발생될 수 있는 전기환경장해는 그림 1과 같이 선로의 코로나 방전에 의한 코로나 소음, 라디오 수신장해, 대전전압, 지표면 전계 등이 있다. 직류 송전선로의 전기환경장해량은 극간격, 지상고와 소도체 형상 등에 따라 변화할 수 있기 때문에 각각의 선로형상에서 전기환경장해 관점으로 가장 유리한 선로형상을 평가하여 송전선로 설계시 고려해야 한다.
	국내 환경실정에 맞는 송전선로 설계안을 정립해야 하는 이유	따라서 국내에서 도체귀로 방식의 ±500kV HVDC 가공선로를 적용하기 위해서는 절연설계, 환경설계 및 금구류설계에 대한 국내 기술자립화가 필요한 실정이다. 특히 전기환경분야는 송전선로 건설 후 운영시 선로 경과지 주변에서 발생될 수 있는 모든 환경장해문제를 최소화하기 위해 국내 환경실정에 맞는 송전선로 설계안을 정립해야한다. HVDC 가공송전선로에서 발생될 수 있는 전기환경장해는 그림 1과 같이 선로의 코로나 방전에 의한 코로나 소음, 라디오 수신장해, 대전전압, 지표면 전계 등이 있다.

참고문헌 (7)

IEC/TR 62681, Electromagnetic performance of high voltage direct current (HVDC) overhead transmission lines
P. S. Maruvada, Corona in Transmission Systems: Theory, Design and Performance. Johannesburg, South Africa: Eskom Holdings, 2011.
DL/T 436-2005, Technical Guide for HVDC Overhead Transmission Lines.
P.S. Maruvada, "800 kV HVDC transmission systems," IEEE Transmission and Distribution Conference and Exposition, 2008.
Yukio Nakano, Member Mitsuo Fukushima, "Statistical Audible Noise Performance of Shiobara HVDC Test Line" , IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 5, No. 1, January 1990.

상세보기
P. S. Maruvada, Corona Performance of High Voltage Transmission Lines, Baldock, Hertfordshire, England: Research Studies Press Ltd., 113-118, 2000.
V. Jimenez, J. Montana, J. Candelo, and C. Quintero "Estimation of the shielding performance of transmission lines considering effects of landform, lightning polarity and stroke angle" Electr Eng, 1-11, 2017.

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