[논문]가공 및 지중 혼합송전계통 접지선 유무에 따른 과전압 검토

박흥석; 강지원; 윤형희; 정채균; 장해인

가공 및 지중 혼합송전계통 접지선 유무에 따른 과전압 검토
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박흥석 (한국전력공사 전력연구원) , 강지원 (한국전력공사 전력연구원) , 윤형희 (한국전력공사 전력연구원) , 정채균 (한국전력공사 전력연구원) , 장해인 (한국전력공사 전력연구원)

최근 인구 집중현상에 따른 대도시의 전력수요 증가 및 환경적 요인으로 인하여 가공선로의 일부가 지중으로 건설되는 가공 및 지중 혼합 선로가 지속적으로 증가하고 있는 추세이다. 이는 국내뿐만 아니라 전력 선진국 및 신흥 공업국 등의 전 세계 여러 나라에서도 마차가지이다. 한편, 국내 전력산업계의 해외진출 기회가 늘어나고 있으나 해외 전력계통에 대한 기술적 검토 자료가 빈약하여 관련 자료의 확충이 절실히 필요한 실정이며, 가공선로가 아닌 지중선로 특히 지중-가공 혼합선로에 대해서는 기술검토 자료가 전무한 형편이다. 따라서 본 논문에서는 국내 전력기업이 중국과 같은 해외사업 진출시 기술 자료로 활용할수 있도록 중국의 기간 송전망으로 되어있는 220kV 혼합송전선로를 대상으로 EMTP/ATP 시뮬레이션을 통하여 지락고장시 접지방식에 따라 발생 과전압을 검토하여 적절한 접지방식을 찾고자 한다.

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문제 정의

본 논문에서는 국내 전력 산업체가 해외사업 진출시 기술 자료로 활용할 수 있도록 중국의 기간 송전망으로 되어있는 220kV 송전망중 가공-지중 혼합선로를 대상으로, EMTP/ATP 시뮬레이션을 통하여 지락고장시 접지방식의 종류에 따라 계통에 발생되는 과전압을 검토하고, 이를 통하여 적절한 접지방식에 대하여 살펴보고자 한다. 과전압 검토를 위한 모델계통의 모의시 초기 과또특성에서 나타나는 불안정한 데이터 오류를 방지하기 위하여 지중케이블 절연통보호장치를 ATP/Draw의 비선형 소자 Type 99 대신 섬락을 고려한 ZnO 피뢰기 모델, Type 92를 사용하여 분석결과의 정확성을 향상시켰다[2].

제안 방법

통하여 적절한 접지방식에 대하여 살펴보고자 한다. 과전압 검토를 위한 모델계통의 모의시 초기 과또특성에서 나타나는 불안정한 데이터 오류를 방지하기 위하여 지중케이블 절연통보호장치를 ATP/Draw의 비선형 소자 Type 99 대신 섬락을 고려한 ZnO 피뢰기 모델, Type 92를 사용하여 분석결과의 정확성을 향상시켰다[2].
따라서 과도현상 해석에 <그림 2>와 같이 Type 99를 이용할 경우 과도현상이 발생하는 순간 절연 통 보호장치가 가지는 제한전압을 크게 초과하는 피크 값이 순간적으로 발생하게 되는 불안정한 동작특성과 #의 영향으로 시뮬레이션 결과에 심각한 오류를 가셔을 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이를 방지하기 위하여 섬락을 고려한 ZnO 피뢰기 모델 Type 92를 변형하여 사용하였다. Type 92는 보상정리와 뉴톤-랩손법에 의해 해가 구해지는 비선형 소자로 이 경우 구해지는 헤는 비교적 정확한 것으로 평가되고 있다.
지금까지 중국의 220kV 가공-지중 혼합선로의한 구간에 대하여 접지방식에 따른 과전압을 검토하였다. EMTP를 통하여 당해 선로를 모의한 결과를 살펴보면, <표 3, 4>에서 보는 바와 같이 써지(1선 지락고장, 직격뢰 등)의 유입이 없을 경우 C/T{에 접지선 유무에 상관없이 케이블 시 스 유기 전압이 낮아 2차사고의 발생 가능성이 희박하다고 할 수 있다.
한편 본 논문온 절연통보호장치의 모델링시 새로운 기법을 적용하여 (Type 92의 변형) 과도특성율 시율래이션하였다. 향후 절연 통 보호 장치 상호 간의 둥가 커패시턴스 영향을 자세히 분석하여 모델링 오차를 더욱 최소화할 예정이다,

대상 데이터

분석대상 혼합송전계통은 중국의 22eV 가공-지중 혼합선로로서 EMTP/ATP 모의 계통도는과 같으며, 각 선로의 제원은 다음과 같다.

성능/효과

EMTP를 통하여 당해 선로를 모의한 결과를 살펴보면, <표 3, 4>에서 보는 바와 같이 써지(1선 지락고장, 직격뢰 등)의 유입이 없을 경우 C/T{에 접지선 유무에 상관없이 케이블 시 스 유기 전압이 낮아 2차사고의 발생 가능성이 희박하다고 할 수 있다. 그러나, 1선 지락고장의 경우에는 C/에 접지선이 없을 때 케이블 접속 부에서 유기전압의 상승을 확인할 수 있었다, 또한 기존에 설치되어 있는 절연통보호장치의 대지간접지 방식과 고락비접지 방식으로 절연 통 보호장치가 설치될 경우에는 유기 과전압의 저감효과를 확인할 수 있어, 본 모의대상 선로의 접지방식으로는 대지간접지 방식과 교락비접지 방식의 혼용이 적걸한 것으로 사료된다. 직격뢰의 유입시에는 뇌써지의 크기, 종류 및 접지션 유무에 따라 사고 발생 가능성이 있으므로 C/H에 피뢰기 등 보호장치의 채용이 필요하다.

후속연구

92의 변형) 과도특성율 시율래이션하였다. 향후 절연 통 보호 장치 상호 간의 둥가 커패시턴스 영향을 자세히 분석하여 모델링 오차를 더욱 최소화할 예정이다,

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