[논문]<tex> ${\\pm}80kV$</tex> 60MW HVDC System의 Valve Hall 및 DC/AC Switch Yard를 위한 최소 절연거리 설계 방법

조진상; 권준범; 이욱화; 정용호; 나현국; 이덕진; 문형배

[국내논문] ${\\pm}80kV$ 60MW HVDC System의 Valve Hall 및 DC/AC Switch Yard를 위한 최소 절연거리 설계 방법
Air Clearance and Creepage distance design method of the ${\\pm}80kV$ 60MW HVDC System for the Valve Hall and the DC/AC Switch Yard 원문보기

조진상 (LS산전(주)) , 권준범 (LS산전(주)) , 이욱화 (LS산전(주)) , 정용호 (LS산전(주)) , 나현국 (한국전력공사) , 이덕진 (한국전력공사) , 문형배 (한국전력공사)

본 논문에서는 제주 한림 풍력발전소와 한림 변전소간에 구축할 예정인 ${\pm}80kV$ 60MW HVDC 시스템의 절연 설계를 위해, 각 구성품의 절연 등급을 수 계산으로 설계하였다. 계산된 절연등급을 기반으로 한림 변전소와 한림 풍력 단지에 설치되는 HVDC 기기들의 최소 절연거리를 IEC 규격에 맞게 설계하였다. AC/DC 기기의 특정 전압 등급에 견딜 수 있는 최소 거리는 실제 시스템 설치 시 반영함으로써 검증하였다.

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문제 정의

본 논문에서는 국내 최초로 자체기술을 이용하여 개발 예정인 ±80kV 60MW HVDC 시스템에 대하여 기본 절연 설계 등급, 방안, 고려사항을 제시하였다.

제안 방법

고압이 인가되는 중요한 기기 사이의 최소 거리가 유지되지 않으면 섬락, 역섬락 같은 현상과 함께 단락 현상이 나타나며 기기 파괴를 일으킬 수 있다.따라서 본 논문에서는 IEC 기준에 맞게 각 기기의 부분에서 설계된 절연설계 값 중 내압(Withstand Level)을 이용하여 각 기기간의 설치 시 최소한의 이격거리를 산정하였으며, 이를 전체적인 설치면적에 반영하였다.
절연거리를 구하기위해서는 최대 지속 전압 및 Switching 및 Lightning에 관한 내압을 구해야 한다. 그림 1은 IEC 60071-5에 도시되어 있는 HVDC 의 기본 단선도를 나타내며, 본 논문에서는 IEC 규격 및 Cigre 규격을 이용하여 각 부분의 절연레벨을 다음과 같이 표 1과 같이 설계 하였다.
상대적 공기 밀도는 표준 기압 및 표준 온도 그리고 설치될 장소(EX : Valve Hall, DC Yard, AC Yard)의 기압 및 온도를 반영하여 공기 밀도를 설계한다.
본 논문에서는 국내 최초로 자체기술을 이용하여 개발 예정인 ±80kV 60MW HVDC 시스템에 대하여 기본 절연 설계 등급, 방안, 고려사항을 제시하였다. 그 중 Valve Hall, DC Yard, AC Yard 설계 시 반영 해야 할 고압 기기의 섬락, 역섬락 또는 단락 같은 사고의 방지, 설치면적 최적화 등을 위한 최소 절연거리를 IEC 규격에 맞게 설계 하였다. 절연설계를 통한 내전압 및 주변 환경요소를 실제 설치될 곳의 요소를 반영하여 설계하였고 실제 설치도면에 적용하였다.
그 중 Valve Hall, DC Yard, AC Yard 설계 시 반영 해야 할 고압 기기의 섬락, 역섬락 또는 단락 같은 사고의 방지, 설치면적 최적화 등을 위한 최소 절연거리를 IEC 규격에 맞게 설계 하였다. 절연설계를 통한 내전압 및 주변 환경요소를 실제 설치될 곳의 요소를 반영하여 설계하였고 실제 설치도면에 적용하였다. 향후 최적화된 방법으로 HVDC 시스템의 추가 도입 시 적용할 예정이다.

후속연구

절연설계를 통한 내전압 및 주변 환경요소를 실제 설치될 곳의 요소를 반영하여 설계하였고 실제 설치도면에 적용하였다. 향후 최적화된 방법으로 HVDC 시스템의 추가 도입 시 적용할 예정이다.

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