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22.9kV 가공배전선로의 뇌 과전압 실규모 측정시스템
An Experimental Study for the Real Scale Impulse Measurement Setup of Overhead Distribution Lines 원문보기

대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 A, 2004 Summer, 2004년, pp.375 - 377  

류희석 (한국전기연구원) ,  정동학 (한국전기연구원) ,  남기영 (한국전기연구원) ,  이재덕 (한국전기연구원) ,  김대경 (한국전기연구원) ,  박상만 (전력연구원) ,  정영호 (전력연구원)

초록
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22.9kV급 가공배전선에서의 뇌격현상은 직접측정이 어렵기 때문에 지금까지 절연협조수준의 도출은 수치적인 모의해석과정에서 얻어진 과전압강도를 근거로 하고 있다. 대표적인 모델에 대해서 만이라도 실측자료를 확보할 수 있다면 해석과정의 정확도를 높이는 중요한 전기가 될 수 있다. 이러한 가공배전선로의 뇌격현상을 측정하기 위한 상용설비를 이용한 경제적 측정시스템을 구성하였다. 접지회로에서 발생하는 과전압으로 인한 인명뿐 아니라 계측설비의 안전성도 확보하고 과 경제성확보를 위하여 전주 중간에 장시간용 UPS 및 파형측정설비를 2중 차폐함 안에 넣어 1점 접지상태가 되도록 고정하고 측정point에 HV divider 및 로고스키코일을 설치하여 한 지점에서의 측정회로를 구성하였다. 전체적으로 뇌격전류 주입 위치에서부터 3지점을 선정하여 측정설비를 설치하고 경제적인 Rs485 multi-drop 회로를 구성하여 통신망을 확보하였다. 직렬통신망에는 뇌격시험 시 발생하는 과전압에 대한 보호회로로서 간단한 수동식 개폐회로를 구성하였다. 측정파형을 전체적으로 전송받는 속도가 약간 늦기는 하나 간단한 data acquisition program을 사용하여 전체 측정회로를 가동시킬 수 있었다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 그림 2에서와 같이 16m 표준 장주에 상하 2단 회로를 구성하고 양측에 개폐기를 달아 상도체를 절체할 수 있게 하고 가공지선과 중성선은 수동 COS를 이용하여 절체할 수 있게 하였다. 6번 전주에 실제 배전 계통과 같은 주상 변압기를 삼상으로 배치하고 중성선 아래쪽으로 좌우 500m씩 저압삼상선로를 구성하였다, 30개 이상의 피뢰기를 설치하되 필요에 따라 연결 상태를 바꿀 수 있도록 콘넥터를 설치하였다. 접지 상태를 바꿀 수 있도록 각 전주당 6종의 접지 봉을 분포하여 설치하고 연결선을 인출하여 필요에 따라 변화시킬 수 있게 하였다.
  • 전류 주입지점에는 중성선에도 상당한 크기의 전류가 분배될 가능성이 있으므로 divider를 설치하여 측정 입력을 확보하였다. ICG에는 0.1 Q Shunt를 사용하여 총 인가전류를 측정하고 각 전주 및 중성선, 접지선 등에는 로고스키 코일을 설치하여 뇌격 전류를 측정할 수 있게 하였다. 그림 4는 전류 주입 지점인 7호 주의 측정 설비 배치도이다.
  • 그림 2에서와 같이 16m 표준 장주에 상하 2단 회로를 구성하고 양측에 개폐기를 달아 상도체를 절체할 수 있게 하고 가공지선과 중성선은 수동 COS를 이용하여 절체할 수 있게 하였다. 6번 전주에 실제 배전 계통과 같은 주상 변압기를 삼상으로 배치하고 중성선 아래쪽으로 좌우 500m씩 저압삼상선로를 구성하였다, 30개 이상의 피뢰기를 설치하되 필요에 따라 연결 상태를 바꿀 수 있도록 콘넥터를 설치하였다.
  • 실 규모 실증선로에서 배전 계통에서 발생할 가능성이 있는 실제 크기의 뇌격 현상을 측정해야 한다는 명제를 한정된 예산 내에서 성취하기 위하여 다양한 부분의 검토 과정을 거쳐 설계하였다. 여러 가지 문제점이 있었고 실제 과정에서 어려움을 해결해야 하였지만 국내 최초일 뿐 아니라 세계적으로도 몇 안 되는 설비를 확보할 수 있었다.
  • 가장 일반적인 경우인 가공 지선 뇌격의 경우 그림 3과 같은 형태의 과전압이 나타난다. 연구의 목적에 따라 상도체에서 발생하는 과전압은 반듯이 측정할 필요가 있으므로 과전압이 가장 높을 것으로 예상되는 뇌격 전류 주입지점과 다음 지점까지의 상도체에는 파고치 350kV의 divider를 금구위에 설치하고 10 경간 이상 떨어진 지점에는 195kV divider를 설치하였다. 전류 주입지점에는 중성선에도 상당한 크기의 전류가 분배될 가능성이 있으므로 divider를 설치하여 측정 입력을 확보하였다.
  • 이 선로는 뇌격 지점에서 가깝기 때문에 수kV 이상의 과도 전압이 유기되고 연결된 전자 설비에 손상이 발생할 가능성이 매우 높았다. 이러한 문제점은 뇌격인가 시 선로와 통산 설비 파형 측정 설비를 상당한 내전압 특성을 확보할 수 있도록 수동절환 할 수 있는 간단한 개폐 장치를 설계하여 해결하였다. 최종 시운전 과정에서 총 16개 파형을 수집하기 위해 30분 이상이 걸리는 문제점이 노출되어 파형 전 달 과정을 점검과 acquisition으로 이원화하였다.
  • 이러한 애로사항을 해결하고 배전 계통의 신뢰도 및 경제성을 높이기 위해 필요한 실 규모 뇌격 현상의 실측시스템을 구성하였다.
  • 고전 압파형을 측정하기 위해서는 접지 계통에 대한 정확한 분석을 근거로 각 측정지점에서의 기준점 확보 및 계측기의 안전성, 기준 전압의 확보 둥이 필요하다. 이러한 필요성을 만족시키기 위해서 센서를 제외한 측정기를 보강된 독립형 UPS와 결합하여 2중 차폐함 안에 설치하고 전주의 한 지점에 고정하여 접지 회로상의 기준을 설정하였다. 그림 5는 설치된 측정 설비 기록이다.
  • 연구의 목적에 따라 상도체에서 발생하는 과전압은 반듯이 측정할 필요가 있으므로 과전압이 가장 높을 것으로 예상되는 뇌격 전류 주입지점과 다음 지점까지의 상도체에는 파고치 350kV의 divider를 금구위에 설치하고 10 경간 이상 떨어진 지점에는 195kV divider를 설치하였다. 전류 주입지점에는 중성선에도 상당한 크기의 전류가 분배될 가능성이 있으므로 divider를 설치하여 측정 입력을 확보하였다. ICG에는 0.
  • 6번 전주에 실제 배전 계통과 같은 주상 변압기를 삼상으로 배치하고 중성선 아래쪽으로 좌우 500m씩 저압삼상선로를 구성하였다, 30개 이상의 피뢰기를 설치하되 필요에 따라 연결 상태를 바꿀 수 있도록 콘넥터를 설치하였다. 접지 상태를 바꿀 수 있도록 각 전주당 6종의 접지 봉을 분포하여 설치하고 연결선을 인출하여 필요에 따라 변화시킬 수 있게 하였다.
  • 측정설비를 설계하기 위해서는 실 선로에 나타날 가능성이 있는 과전압 크기를 해석적인 방법으로 예상하여 보았다. 다음과 같은 조건에서 해석한 과전압의 크기를 표 2에 종합하였다.

대상 데이터

  • 전북 고창에 위치한 길이 4km의 실증선로를 이용하기 위하여 실배전계통과 연결되는 부분을 그림 2 에서와 같이 tie 선로를 구성하여 분리하였다.
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