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도체귀로형 ±500 kV Double Bipole 송전선로 공기절연에 관한 연구
Study on the Air Insulation Design Guideline for ±500 kV Double Bipole Transmission Line with Metallic Return Conductor 원문보기

KEPCO Journal on electric power and energy, v.5 no.3, 2019년, pp.141 - 147  

신구용 (KEPCO Research Institute, Korea Electric Power Corporation) ,  권구민 (KEPCO Research Institute, Korea Electric Power Corporation) ,  송성환 (Korea Electriotechnology Research Institute) ,  우정욱 (KEPCO Research Institute, Korea Electric Power Corporation)

초록
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최근 전력산업에 가장 커다란 이슈는 신재생에너지의 증가이며 이에 따라 전력계통의 수용성을 확보하기 위한 다양한 기술개발이 추진되고 있다. 또한 세계적으로 보다 융통성 있는 친환경 에너지의 활용을 위하여 국가 및 지역간 전력계통을 연계하는 슈퍼그리드의 구성이 추진되고 있다. 이러한 성격이 서로 다른 계통 간에 연계를 위하여 반드시 요구되는 기술이 초고압 직류송전기술이다. 지금까지 국내에서는 육지와 제주도를 해저케이블로 연결하는 HVDC 송전기술이 적용되었으나 동해안의 발전단지에서 수도권의 부하밀집 지역으로 장거리 대용량 전력전송을 위한 직류가공송전 방식의 기술개발이 추진되고 있다. 인구밀도가 높고 산악이 많은 국내 환경을 고려해 최소한의 경과를 활용하여 8 GW 급의 대용량 전력을 전송하기 위해 도체귀로방식의 ${\pm}500kV$ Double Bipole 송전선로 설계기술을 개발하고 이를 적용하기 위한 사업화를 추진하고 있다. 본 논문에서는 세계 최초로 적용 예정인 도체귀로방식의 Double Bipole 송전선로의 설계를 위한 절연특성에 관한 연구를 수행하고 송전선로에 발생하는 다양한 과전압현상에 견디는 공기절연특성을 실증시험을 통하여 검증하고 이를 서술하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, the biggest issue in the electricity industry is the increase in renewable energy, and various technologies are being developed to ensure the capacity of the power system. In addition, super-grids linking power systems are being pushed to utilize eco-friendly energy between countries and r...

주제어

표/그림 (13)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 송전용 철탑의 형상을 결정하는 공기절연거리 설계는 애자련설계에 따른 애자련의 절연거리를 구한 상태에서 도체와 철탑의 주주재, 상부암, 하부암, 점퍼선 등 각 부위와의 공기절연 이격거리를 결정하는 것이다. 공기절연 이격거리는 과전압이 발생하는 조건과 전선의 횡진이 발생하는 조건에 대한 적절한 조합을 통하여 검토된다. 즉 강풍과 낙뢰가 동시에 발생하는 가혹한 확률은 배제하여 뇌격에 의한 외부과전압은 전선이 횡진하지 않는 경우에 적절한 사고율 이내로 설비가 유지되도록 산정하고 강풍 시에는 상용주파 수준의 일시적 과전압에도 섬락이 발생하지 않도록 산정하는 것이다.
  • 본 논문에서는 Fig. 1과 같은 선로 구성조건을 기본으로 지중/가공 선로구간을 현재 추진 중인 사업의 추진상황을 반영하여 가장 가혹한 해석결과를 나타내는 경우를 분석하였다. 시뮬레이션 검토 결과 최대 개폐과전압 배수는 Double Bipole 운전 시 정극성 및 부극성 선로중앙 고장 시 반대극성 선로중앙지점에서 약 1.
  • 본 논문에서는 II장에서 검토한 개폐과전압을 전제로 공기절연 특성에 영향을 미치는 기상보정계수 등 다양한 파라메터를 상정하고 공기 중의 섬락특성에 관한 국내외 간련 실험식 및 국제 기준에 근거하여 최소공기절연거리를 산정하였다. 본 논문에서는 설계목표치로 산정된 개폐임계섬락전압(V50%)에 대하여 위에서 언급한 다양한 실험식을 적용하여 공기절연거리를 계산하였다.
  • 본 논문에서는 국토면적이 좁고 전식과 부식의 문제로 인해 국내에서는 적용하기 어려운 대지귀로방식을 대체하고 송전선로의 경과지를 최소화하여 8 GW 급의 대용량 전력전송이 가능한 도체귀로 방식의 ±500 kV Double Bipole 송전선로에 대한 절연특성에 관하여 다루고자 한다.
  • 즉 강풍과 낙뢰가 동시에 발생하는 가혹한 확률은 배제하여 뇌격에 의한 외부과전압은 전선이 횡진하지 않는 경우에 적절한 사고율 이내로 설비가 유지되도록 산정하고 강풍 시에는 상용주파 수준의 일시적 과전압에도 섬락이 발생하지 않도록 산정하는 것이다. 본 논문에서는 이러한 과전압에 대하여 적정한 절연내력을 가지는 공기절연거리를 산정한 결과와 이를 검증하기 위하여 실규모의 철탑형상을 모의하고 충격전압을 인가하여 검증한 공기절연 성능시험을 요약하였다.
  • 도체귀로형 500 kV Double Bi-Pole 형상의 공기절연거리 섬락시험은 철탑의 규모 및 섬락특성이 현재 국내에서 운영 중인 765 kV 송전선로와 유사하므로 III장에서 검토된 공기절연거리의 적정성을 검증하고 기타 형상특성 등 섬락특성은 기존 공기절연특성연구 결과 [3]를 적용하였다. 즉 500kV HVDC 공기절연거리 섬락특성은 본선과 중성선이 철탑과의 이격거리의 적정성을 검증하는 것으로 현수 및 내장철탑의 본선과 중성선 이격조건을 고려하여 총 11종의 섬락특성실험을 수행하고 본 논문에서는 표준 및 최소절연거리 섬락시험 결과를 수록하였다. 섬락특성시험은 Fig.

가설 설정

  • (b) 절연간격 설정. (c) 모의철탑 설치 완료.
  • 1) 극간절연간격은 도체 충전부간(metal-to-metal)에 유지하여야 하는 최소 절연 간격이며, 도체중심간(center-to-center)의 거리를 의미하는 것이 아님.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
HVDC 시스템의 내부 과전압의 특징은 무엇인가? HVDC 시스템의 내부 과전압은 변환소 양쪽의 AC와 DC 시스템에서 각각 발생하는 다양한 고장 또는 개폐 동작에의해 발생하며 일시적인 과전압과 스위칭 과전압을 포함한다. HVDC 시스템의 내부 과전압은 발생구조, 발생 빈도, 진폭 및 파형 등 AC 시스템의 과전압과 다르다.
공기절연 이격거리를 산정하는 방법에 관해 설명하면? 공기절연 이격거리는 과 전압이 발생하는 조건과 전선의 횡진이 발생하는 조건에 대 한 적절한 조합을 통하여 검토된다. 즉 강풍과 낙뢰가 동시 에 발생하는 가혹한 확률은 배제하여 뇌격에 의한 외부과전 압은 전선이 횡진하지 않는 경우에 적절한 사고율 이내로 설비가 유지되도록 산정하고 강풍시에는 상용주파 수준의 일시적 과전압에도 섬락이 발생하지 않도록 산정하는 것이 다. 본 논문에서는 이러한 과전압에 대하여 적정한 절연내 력을 가지는 공기절연거리를 산정한 결과와 이를 검증하기 위하여 실규모의 철탑형상을 모의하고 충격전압을 인가하여 검증한 공기절연 성능시험을 요약하였다.
HVDC 송전선로의 최대치의 내부이상전압이란 무엇인가? 절연설계의 기준이 되는 발생과전압은 아래와 같이 크 게 내부 및 외부이상전압으로 구분된다. HVDC 송전선로의 최대치의 내부이상전압은 DC선로 중간지점에서 극-대지 지 락시 정상운전중인 극에서 발생하는 지락과전압의 초기에 발생하는 이상전압으로 교류의 개폐과전압과 유사한 특성을 갖는다. 이는 다양한 국외 관련자료 및 본 설계시의 과도해 석에서 동일하게 나타났다.
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참고문헌 (4)

  1. CRIEPI, "UHV 송전계통 절연(절연부회보고서)", 1982. 

  2. Yasuhiro Yamamoto, Kinya kawabata, "Design of Anan-Kihoku DC Trunk Line," CIGRE SC 22,1997. 

  3. "765 kV 공기절연거리 실증연구 보고서", 전력연구원, 1996. 

  4. "IEEE Standard Techniques for High-Voltage Testing," IEEE Std 4-1995. 

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