[논문]지자기 폭풍과 전력계통

김수배

doi:10.18770/kepco.2019.05.01.001

지자기 폭풍과 전력계통
Geomagnetic Storms and Their Effects on Power Systems 원문보기

KEPCO Journal on electric power and energy, v.5 no.1, 2019년, pp.1 - 9

김수배 (Department of Electric Engineering, Kyungpook National University)

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표/그림 (19)

그림 Fig. 1. 태양흑점 폭발이 전력시스템 영향을 미치는 과정[9].
그림 Fig. 2. 변압기 반주기 포화 현상 [9].
그림 Fig. 3. 전력시스템에 GIC의 영향 [9].
그림 Fig. 4. 전력시스템에 지자기 유도전류의 영향 [9].
그림 Fig. 5. 지자기 유도전류 해석 과정 [9].
그림 Fig. 6. 1-D 계층의 전도도 모델 [9].
그림 Fig. 7. 지전기장 계산의 방법 [9].
그림 Fig. 8. 이천 관측소 일일 전기장 최댓값(1996년∼2016년) [12].
그림 Fig. 9. 용인 관측소 일일 전기장 최댓값(1996년∼2007년) [12].
그림 Fig. 10. 제주 관측소 일일 전기장 최댓값(1998년∼2016년) [12]
그림 Fig. 11. 강릉 관측소 일일 전기장 최댓값(2010년∼2016년) [12].
표 Table 1. 위도에 따른 지전기장 보정계수(α) [18]
표 Table 2. 분석 대상 국내 전력계통 정보
표 Table 3. 국내 전력계통 무효전력 소비 증가량 분석
그림 Fig. 12. 송전선로에 유기된 DC 전압 [12].
그림 Fig. 13. 송전선로에 발생된 지자기 유도전류 [12].
그림 Fig. 14. 변압기 중성점 전류(A/phase) [12].
그림 Fig. 15. 변압기 무효전력 손실.
그림 Fig. 16. 지자기 폭풍 발생 전후에 국내 계통 전압 크기의 차이 Contour

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지자기 폭풍이란?	지자기 폭풍(Geomagnetic Storm)은 우주 기상의 영향 으로 지구 자기장에 발생하는 일시적인 변화이다. 자기장의 변화는 패러데이 법칙에 따라 전력 계통에 대규모의 지자기 유도전류(Geomagnetic Induced Current, GIC)를 발생시키며, 높은 신뢰도가 요구되는 전력계통의 안정적인 운영에 큰 위협이 될 수 있다 [1]-[3].
	태양폭풍이 발생한 후 며칠 후에 태양풍의 충격파가 지구 자기장을 강타하는가?	태양 플레어는 코로나 질량 방출(Coronal Mass Ejection, CME)을 동반하며 태양 물질을 지구로 방출하여 영향을 미치므로 태양폭풍이라고 한다. 태양폭풍이 발생한 후 일반적으로 1∼4일 후에 태양풍의 충격파가 지구 자기장을 강타하여 지자기 폭풍을 유발한다. 지구의 자기권과 충돌해 지자기 폭풍을 일으키며 지구 자기 장이 교란된다.
	1989년 3월에 발생한 지자기 폭풍(Geomagnetic Storm)에 의한 대표적인 전력시스템 피해사례는?	자기장의 변화는 패러데이 법칙에 따라 전력 계통에 대규모의 지자기 유도전류(Geomagnetic Induced Current, GIC)를 발생시키며, 높은 신뢰도가 요구되는 전력계통의 안정적인 운영에 큰 위협이 될 수 있다 [1]-[3]. 북미에서는 다수의 전력시스템 피해가 발생하였으며, 1989년 3월 지자기 폭풍으로 인한 캐나다 Hydro-Quebec 시스템 대정전은 지자기 폭풍에 의한 대표적인 피해 사례이다 [4]. 지자기 폭풍에 대한 우려는 대부분 고위도 지역에 위치한 전력망에 집중되었으나, 남아프리 카공화국 전력망에서 발생한 변압기 소손 사고와 같이 저위도 지역에서도 영향이 관찰되고 있다 [5].

참고문헌 (18)

R. Pirjola, "Geomagnetically induced currents during magnetic storms," IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 28, no. 6, pp. 1867-1873 2000.

상세보기
J. G. Kappenman, "Geomagnetic Storms and Their Impact on Power Systems." IEEE Power Engineering Review, May 1996.
J. G. Kappernman and V. D. Albertson, "Bracing for the geomagnetic storms," IEEE Spectrum, vol. 27, no. 3, pp. 27-33 1990.

상세보기
NERC report, March 13, 1989 Geomagnetic Disturbances.
C. T. Gaunt, G. Coetzee, "Transformer Failures in Regions Incorrectly Considered to Have Low GIC-Risk," IEEE PowerTech 2007, 99.807-812.
John Kappenman, "Geomagnetic storms and their impacts on the U.S. power grid", Metatech Corporation, January 2010.
Lian-Guang Liu, Wei-Li Wu and Kuan Zheng, "Preliminary estimate of GIC risk in China's future power grid due to geomagnetic disturbance," 2013 IEEE Power & Energy Society General Meeting, Vancouver, BC, 2013, pp. 1-4.
L. G. Liu, C. M. Liu, B. Zhang, Z. Z Wang and X. N. Xiao, "Strong magnetic storm's influence on China's Guangdong power grid," Chinese 1. Geophysics, vol. 51, pp. 976-981, 2008.
North American Electric Reliability Corporation, "2012 Special Reliability Assessment Interim Report: Effects of Geomagnetic Disturbances on the Bulk Power System," February 2012
NERC, "Application Guide: Computing Geomagnetically-Induced Current in the Bulk-Power System", December 2013.
T. J. Overbye, K. S. Shetye, T. R. Hutchins, Q. Qiu and J. D. Weber, "Power grid sensitivity analysis of geomagnetically induced currents," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 28, no. 4, pp. 4821-4828 2013.

상세보기
B.S. Joo, J.W. Woo, J.H. Lee, I. Jeong, J. Ha, S.H. Lee, and S. Kim, "Assessment of the Impact of Geomagnetic Disturbances on Korean Electric Power Systems," Energies, vol. 11, no. 7, p. 1920, Jul. 2018.

상세보기
L. Marti, J. Berge and R. K. Varma, "Determination of geomagnetically induced current flow in a transformer from reactive power absorption," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 28, no. 3, pp. 1280-1288 2013.

상세보기
T. Hutchins, "Modeling, simulation, and mitigation of the impacts of the late time (E3) high-altitude electromagnetic pulse on power systems," Ph.D., University of Illinois at Urbana-Champaign, 2015.
국립전파연구원 우주전파센터, http://spaceweather.rra.go.kr
NERC, "Transmssion System Planned Performance for Geomagnetic Disturbance Event(TPL-007-1)", Online available: http://www.nerc.com/pa/Stand/Reliability%20Standards/TPL-007-1.pdf.
NERC, "Transmssion System Planned Performance for Geomagnetic Disturbance Event(TPL-007-2)", Online available: http://www.nerc.com/pa/Stand/Reliability%20Standards/TPL-007-2.pdf
NERC, "Benchmark Geomagnetic Disturbance Event Description". May 2016, Online available: http://www.nerc.com/pa/Stand/TPL0071RD/Benchmark_clean_May12_complete.pdf

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