[논문]국내 지중송전선로 포설형태와 시스순환전류와의 상관관계 검토

김남열; 정채균; 이종범; 윤양웅; 강지원

문제 정의

따라서 본 논문에서는 국내 지중송전선로의 포설현황을 바탕으로 국내 지중송전케이블에 대한 포설형태를 분석하였고, 이를 통해 직매식, 관로식, 전력구식으로만 이루어긴 단일 포설형태와 포설방식을 혼용해서 사용한 혼합포설형태의 시스순환전류를 비교 분석하여 국내 송전케이블의 포설형태와 시스순환전류와의 상관관계를 구체적으로 검토함으로써 국내 송전케이블의 문제점 제시하였다. 또한 본 논문의 연구결과는 앞으로 개선 안 수립파 순환전류 저감방안 수립에 많은 기여를 할 것으로 사료된다.
본 논문에서는 시스순환전류.와 밀접한 관계에 있는 국내 지중송젼선로의 포설형태를 분석하기 위해 국내에 포설되어 있는 520T/L에 대한 포설현황을 분석하였다.
본 문에서는 국내 지중송전선로의 포설형태에 관한 실태 분석과 이에 따른 시스순환전류와의 상관관계를 구체적으로 검토하여 제시하였다. 본 논문에서 분석한 내용을 요약하면 다음과 같다.

제안 방법

본 절에서는 직매식(수평배열), 관로식(직각배열), 전력구식 (정삼각배열)으로만 이루어진 단일포설형태에서 직접접지가 이루어지는 NJ사이의 크로스본드 [구간에 흐르는 시스순환전류를 계산하여 비교하였다. 표 1에서는 154kV XLPE 2000mm케이블에서 단일포설형태의 시스순환전듀를 계산하기 위한 고려조건을 나다내었다.
본 절예서는 그림 3의 혼합포설형태를 바탕으로 하여 NJ사이의 크로스본드 1구간에 흐르는 시스순환전류를 계산하여 비교하였다. 표 3에서는 혼합포설형태에 따라 대표적인 Type 8 개를 선정하여 154kV XLPE 2000mm에서 순환전류를 계산하기 위한 고려조건을 나타내었다.
본 논문에서는 시스순환전류.와 밀접한 관계에 있는 국내 지중송젼선로의 포설형태를 분석하기 위해 국내에 포설되어 있는 520T/L에 대한 포설현황을 분석하였다. 총 520 T/L중 154kV는 512 T/L, 345kV는 8T/L이다.

성능/효과

1) 국내 지중송전케이블 포설형태는 전체의 28%인 단일포설형태에 비해 혼합포설형태가 72%로 더욱 많은 비중을 차지하고 있다.
2) 단일포설형태 중에는 관로식과 개착식 전력구의 형태가 80%이상으로 대부분을 차지하고 있으며, 혼합포설형태 중에는 관로 + 개착식 전력구가 58%로 가장 많은 비중을 차지하고 있고, 개착식과 터널식을 포함하여 전력구 + 관로식의 포설형태는 총 80.1%의 높은 분포를 보이고 있으며, 이와 같은 혼합포설의 건설은 94년이후 점차 증가하고 있는 추세이다.
3) 단일포설형태의 시스순환전류는 최대값을 기준으로 수평배열-직각배열-정삼각배열 순이나 모두 부하전류의 7% 이내의 전류값으로 높지 않았다. 따라서 거리불평형의 영향이 적은 단일포설형태에서는 순환전류가 상승하지 않는다.
4) 혼합포설형태의 시스순환전류는 직매 + 관로의 혼합형태에서 부하전류의 8.6%로 매우 낮은 전류가 분포하고 있으나, 그 외 모든 혼합포설형태에서는 30%이상의 매우 높은 시스순환전류가 분포하고 있다. 실제로 국내 혼합포설의 비중을 볼 때 직매+관로는 1.
나머지 포설형태에서는 대부분 부하전류의 30%이상으로 높은 순환전류값이 분포되고 있다. 따라서 직매 + 관로의 혼합형태 제외한 모든 혼합포설형태에서 시스순환전류가 최대 39%까지 상승하고 있음을 알 수 있다.
6 %에 해당하는 비교적 낮은 값이 계산되었다. 따라서 직매식에 전력구의 형태가 혼합된 구간에서 순환전류 상승에 가장 큰 영향을 주고 있음을 알 수 있으며, 직매에 관로식이 혼합된 구간에서는 혼합포설이 순환전류 상승에 영향이 거의 없음을 알 수 있다. 또한 직매 + 관로 + 전력구의 형태(Type5)에서는 167A로 부하전류의 33%에 해당하는 높은 순환전류가 측정되었고.
또한 본 논문에서 고려하지 않은 거리불평형까지 추가하여 검토한다면 단일포설형태에서도 시스순환전류가 상당 부분 상승하며, 혼합포설형태 또한 거리불평형의 영향으로 순환전류가 더욱 증가하게 된다. 이러한 결과로 볼 때 전체 송전케이블 포설형태 중 72%가 혼합포설형태 이며, 많은 구간에서 거리불평형 현상이 나타나고 있는 국내 지중송전계통은 상당 부분의 선로가 시스순환전류 상승요건을 가지고 있다고 예상할 수 있다.
시스순환전류 상승에 양향이 거의 없는 직매 + 관로의 형대는 그림 3의 국내 지중송전케이블의 분포비율에서처럼 전체혼합 포설형태의 1.5% 미만으로 실제 포설분포가 매우적으나, 거리불평형의 영향이 없는 상태에서도 부하전류의 30%에 해당하는 높은 순환전류가 흐르는 개착식과 터널식을 포함한 전력구식과 관로식이 혼합된 포설형태는 전체 혼합포설의 80.1%이고, 이 외에 다른 혼합포설형태에서도 최대 부하전류의 39% 까지 시스순환전류가 흐르고 있어, 혼합포설형태의 98%이상이 시스순환전류 상승요인을 가지고 있음을 알 수 있다.
증가하게 된다. 이러한 결과로 볼 때 전체 송전케이블 포설형태 중 72%가 혼합포설형태 이며, 많은 구간에서 거리불평형 현상이 나타나고 있는 국내 지중송전계통은 상당 부분의 선로가 시스순환전류 상승요건을 가지고 있다고 예상할 수 있다. 따라서 이에 대한 대책 및 저감방안 마련이 매우 시급하다고 사료된다.
계산한 결과이다. 표에서처럼 시스순환전류는 직매 + 전력구 (TypeL2) 의 형태에서 최대 194.7A 로 부하전류의 39%의 가장 높은 값이 계산되었고, 직매+관로의 형태(Type 3, 4)에서는 최대 42.9A로 부하전류의 8.6 %에 해당하는 비교적 낮은 값이 계산되었다. 따라서 직매식에 전력구의 형태가 혼합된 구간에서 순환전류 상승에 가장 큰 영향을 주고 있음을 알 수 있으며, 직매에 관로식이 혼합된 구간에서는 혼합포설이 순환전류 상승에 영향이 거의 없음을 알 수 있다.
혼합포설형태는 총 72%의 분포를 보여 단일포설형태의 28%에 비해 높은 비증을 차지하고 있으며, 혼합포설형태 중에서는 관로와 개착식 전력구가 혼합된 포설형태가 58%를 보여 가장 많았고, 판로와 개착식과 터널식 전력구가 혼합된 형태는 18%, 개착식 전력구와 터널식 전력구가 혼합된 형톄는 13.1%를 나타내고 있으며 나머지 혼합포설형태는 5% 미만을 차지하고 있다. 특히 개착식 전력구와 터널식 전력구는 모두 정삼각 배열로 이루어지나 수평배열의 수직구의 영향을 받게 된다.

후속연구

판단된다. 따라서 이에 대한 대책 마련이 매우 시급하다고 생각되며, 본 논문의 연구결과는 국내 지중송전계통의 개선 안과 저감방안 수립에 많은 기여를 할 것으로 사료된다.
문제점 제시하였다. 또한 본 논문의 연구결과는 앞으로 개선 안 수립파 순환전류 저감방안 수립에 많은 기여를 할 것으로 사료된다.
본 논문에서 분석한 것처럼 국내 대부분의 혼합포설형태에서 시스순환전류가 상승하는 요건을 가지고 있으며, 본 논문에서 고려하지 않은 거리불평형과 기타 다른 영향까지 검토한다면 순환전류와 관련된 국내 지중송전시스템의 현실은 매우 심각하다고 판단된다. 따라서 이에 대한 대책 마련이 매우 시급하다고 생각되며, 본 논문의 연구결과는 국내 지중송전계통의 개선 안과 저감방안 수립에 많은 기여를 할 것으로 사료된다.
가장 최근인 2000년과 2001년에 가장 높은 비중을 차지하고 있다. 이는 대도시 인구 및 산업시설 집중화에 따른 지중화율이 높아지고, 여러 가지 포설환경에 의한 영향으로 판단되지만, 근본적인 이유는 시스순환전류를 포함한 전반적인 지중시스템에 대한 증요성의 인식과 체계적인 연구의 부족으로 사료되며, 앞으로 국내 환경에 적절한 지중송전케이블 시스뎀 구성에 대한 기준안 마련이 시급할 것으로 사료된다.

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