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비대칭 3상 선로에서 변압기 중성선의 순환전류 해석을 위한 신동파워이론 소개
Theory Introduction of Shin-Dong Power for Analysis of Circulating Current on Transformer-Neutral Line in Asymmetric Three Phase Lines 원문보기

대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회, 2015 July 15, 2015년, pp.1492 - 1494  

신동열 (한전 전력연구원)

초록
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분산전원 연계기준에 따라 변압기 1차 중성점을 접지운전시 Y-Y-3Limb, $Y-{\Delta}$결선방식은 비대칭 계통전압에 의해 순환전류가 발생된다. 이러한 순환전류는 상별 전류에 영향을 주어 보호계전기 오동작 및 전력량계 오차를 발생시킨다. 따라서 순환전류로 인한 전력계산의 문제를 해결하기 위해 신동파워이론을 만들었다. 본 이론의 핵심은 비대칭 3상 전압과 변압기 결선 및 구조에 의해 발생되는 영상 임피던스(R+jX) 해석을 통해 중성선의 순환전류를 계산하였다. 따라서 정확한 전력계산을 위해 순환전류에 의해 발생되는 상별전류를 보정하는 새로운 이론을 소개 하고자 한다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 따라서 표 1과 같이 계통운영의 관점에서 기기의 오동작을 방지하기 위해 기존방식과 개선방식의 알고리즘을 비교하였다. 기존 방식은 중성선의 이상전류(전류원+전압원)를 보정없이 있는 그대로 계량하는 방식이지만, 개선방식은 기기의 오동작을 방지하기 위해서 순환전류(전류원)를 보정하고 계량하는 방식이다.
  • 신동파워이론의 핵심은 비대칭 전원 계통에서 변압기의 1차 코일(Yg 결선 ) 과 철심( 3Limb ) 또는 2차 코일( △결선 )간 전자기적 충돌로 발생되는 영상 임피던스값을 계산하여 순환전류를 계산하였다. 또한 정확한 3상 전력계산을 위하여 전류원 소스(순환전류)를 제거후 상별전류를 보정하여 계산하는 방법을 소개하였다. 따라서 본 논문은 보호계전기 오동작 방지, 전력량계 오차보정, 변압기 설계, 각종 제어기 설계에 많이 이용될 것으로 판단된다.
  • 상기 동일조건에서 내철형(Y-Y-3Limb) 변압기에서 A상 결상시 1-2차측 전압과 전류를 해석하였다. 해석결과 6(a)와 같이 상별 전압은 1.
  • 상기 비대칭 계통조건에서 내철형(Y-Y-3Limb) 변압기를 사용할 때 중성선의 순환전류를 모의하였다. 해석결과 1차측 전류는 4(a)와 같이 상별 26A(?), 31A(?), 13A(?), 중성선의 전류는 66A(?)가 발생하였다.
  • 상기 비대칭 계통조건에서 외철형(Y-Y-5Limb) 변압기를 사용할 때 A상 결상시 1-2차측 상별전압과 전류를 모의하였다. 해석결과 5(a)와같이 상별 전압은 0kV, 1.
  • 상기 비대칭 계통조건에서 외철형(Y-Y-5Limb) 변압기를 사용할 때, 그림 3과 같이 비대칭 전압과 변압기의 영상임피던스에 의한 중성선의 순환전류를 모의하였다. 3(a)는 1차측 상별 전압과 전류 벡터도이다.
  • 신동파워이론은 순환전류로 인한 전력계산의 문제를 해결하기 위해 그림 6과 같이 비대칭 3상 전압과 변압기 결선 및 구조에 의해 발생되는 영상 임피던스(R+jX) 해석을 통해 중성선의 순환전류를 계산하였다. 따라서 정확한 전력계산을 위해 순환전류에 의해 발생되는 상별전류를 보정하는 방식이다.
  • 신동파워이론의 핵심은 비대칭 전원 계통에서 변압기의 1차 코일(Yg 결선 ) 과 철심( 3Limb ) 또는 2차 코일( △결선 )간 전자기적 충돌로 발생되는 영상 임피던스값을 계산하여 순환전류를 계산하였다. 또한 정확한 3상 전력계산을 위하여 전류원 소스(순환전류)를 제거후 상별전류를 보정하여 계산하는 방법을 소개하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
우리나라 계통방식은 어떻게 공급되고 있는가? 우리나라 계통방식은 3상4선식 계통으로 선간부하(Line-Line)와 상간부하(Line-Neutral)로 공급되고 있다. 따라서 부하 불평형에 따라 선로 말단에는 상별 비대칭 전압이 발생된다.
기존의 3상 대칭좌표법의 정확한 3상 전력계산이 어려운 이유는 무엇인가? 이러한 순환 전류는 전압이 없는 중성선에 전류원 형태로 발생된다. 따라서 기존은 3상 대칭좌표법은 상별 부하에 의한 불평형 전류(전압원)와 비대칭 전압에 의해 발생되는 순환전류(전류원)가 합산되어 영상전류로 계산되기 때문에 정확한 3상 전력계산이 어려운 문제가 있었다.
결선 및 철심구조의 순환전류에 의해 생기는 문제점은 무엇인가? 본 논문에서는 전력계통에 비대칭 전압이 발생되면 변압기의 결선 및 철심구조(Y-Y-3Limb, Y-△-3Limb or 5Limb)에 의해 순환전류가 발생되고 있다. 이러한 순환전류는 중성선에 발생되는 전류원 소스이다. 이런 전류원 소스는 상별전류에 영향을 주어 보호계전기 오동작, 전력량계 오차발생 등 여러가지 전력계산에 문제가 발생되고 있다. 기존 대칭좌표법은 상별 전류를 수학적으로 계산하여 불평형 전류를 계산하는 방식으로 전류원과 전압원 소스를 모두 합산해서 계산하는 방식이다.
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