전 세계적으로 매년 증가하고 있는 전력수요는 높은 부하밀도와 함께 송전계통의 대용량화를 필요로 하고 있다. 단순히 송전회전의 증가를 통한 송전계통의 대용량화는 비용의 증가를 초래하며, 과밀화된 도심에서의 경과지 확보와 환경적인 악영향에 대한 우려 등으로 어려움에 직면하고 있다. 따라서, 높은 부하밀도의 수용가가 집중된 송전계통의 대용량화는 보다 적은 비용과 환경적 영향을 고려하여 지중송전 케이블의 적용이 필요하며, 이러한 특수목적의 송전을 위하여 고효율, 대용량화의 여러 기술이 연구 개발되어 적용 중이며, 일부 기술은 상용화 단계에 있다. 본 논문은 지중송전 케이블의 대용량화 기술 중에 도체의 교류저항을 저감하여 저손실과 대용량 송전이 가능한 소선절연도체(Conductor with insulated wires 또는 Enamelled wires)의 개발과 설치공사에 대하여 기술하고자 한다.
우리나라 전력계통은 점점 복잡화, 대형화되어 가고 있으나, 이에 따른 전력설비의 신설은 날로 어려워지고 있다. 이러한 변화에 능동적으로 대처하기 위해 FACTS(Flexible AC Transmission System) 기술이 주목받고 있으며, FACTS는 대용량 전력전자기술을 이용하여 송전선로의 안정도 제어 및 송전용량 증대를 목적으로 설치된다. 현재 우리나라 전력계통에는 SVC, UPFC, STATCOM 등의 기기들이 개발되어 운영되어 있으며, 그 중에 SVC가 대표적으로 변전소에 많이 설치되어 무효전력 보상으로 전압안정도를 향상시키고 있다. 이에 따라서 본 논문은 154kV 송전계통에서 SVC의 여러 제어 방법 중 Susceptance 제어에 관해서 기술하고자 한다.
우리나라는 전계통 정전 또는 광역 정전에 대비하여 매년 전계통정전시복구계획을 수립하고 있다. 우리나라는 다른 나라와 연계되지 않은 단독계통으로 전계통 정전이 발생할 경우 외부 수전을 활용하여 복구를 진행할 수 없다. 따라서 전국을 7개 지역으로 나눠서 13개 자체기동발전기를 지정하여 운영하고 있다. 각 지역은 주 시송전계통과 예비 시송전계통을 지정하여 주 시송전계통이 휴전 또는 고장으로 가압불가시 예비 시송전계통을 활용하여 가압하도록 하여 신뢰도를 높이고 있다. 2009년부터는 EMTP-RV를 활용하여 차과도상태를 검토하여 신뢰도를 더욱 높일 계획이다.
송전망에 장거리 지중선로로 재생 발전원이 연계되는 경우, 지중선로의 커패시턴스 성분으로 인한 계통으로 무효전력 주입이 발생하여 전압상승을 야기시킬 수 있다. 또한 재생 발전원의 발전량 조절의 어려움은 경부하시 전력 생산과 소비의 불균형을 발생시킬 수 있으며 계통의 전압상승을 심화시킬 수 있다. 계통의 전압상승은 계통의 신뢰도를 저하시키고 계통운영에 어려움을 수반한다. 이러한 전압상승은 무효전력보상을 통해 완화가 가능하다. 인버터 기반의 재생 발전원은 무효전력제어 제어 정밀도가 높고 빠르게 제어가 가능하여 계통의 전압상승 완화에 좋은 솔루션이 될 수 있다. 본 논문에서는 송전망 계통에서의 전압상승 완화를 위한 재생 발전원의 무효전력제어기술을 설명한다. 재생 발전원의 무효전력지원에 따른 전압상승 완화 효과를 평가하기 위해 Matlab을 활용하여 송전망 전압상승 및 재생 발전원의 무효전력지원을 모의하였다. 계통 모델에는 영광의 태양광 및 풍력 발전소와 주변 계통의 파라메터를 적용하여 구현하였다.
직류송전은 선로의 건설비가 저렴하고 안정도의 문제가 없어 대전력 장거리송전이 가능하며, 비동기 연계를 할 수 있고, 조류제어가 신속.용이할 뿐만 아니라 단락용량을 증가시키지 않고도 계통의 연계강화가 가능한 점등의 잇점이 있으며, 특히 케이블 송전에 매우 유리한 송전방식이다. 그러나 선로의 건설비는 교류송전방식에 비해 저렴한 반면, 교직변환소의 건설비가 고가이므로 소용량 근거리 송전에는 경제성이 없으며, 고조파 및 고주파 장해대책이 필요하고, 전력계통 구성의 자유도가 떨어지는 점등의 문제가 있다. 본고에서는 직류송전의 역사적 배경과 설비의 현황, 운전실적 및 연구추진현황, 금후의 전망등에 관해서 기술하였다.
기술의 발전과 고도의 산업화로 인해 전력소비자들이 이전에 비해 더욱 고품질의 전력공급을 원하게 되었고 이에 부합하여 전력공급 신뢰도 향상과 전력품질이 현재 중요한 연구과제로 대두되어 왔다. 계통의 특성에 따라 다르지만, 대략 송전 계통에서 발생하는 전체 고장 의 75~90%는 일시고장이고 이러한 일시고장을 제거하기 위한 재폐로 과정을 수행시 계통의 신뢰도 및 안정도 향상을 위하여 적응적으로 무전압 시간을 조절하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 아크고장에 따른 무전압시간을 최소화시켜주는 HSGS(High Speed Grounding Switches)의 기능에 대해서 검토하고, EMTP로 모델링된 765kV 송전계통에 일시 고장을 발생시켜 HSGS의 투입여부에 따른, 1선 및 2선 지락사고에서의 2차아크 소호특성을 분석하였다.
현재 한국 전력계통의 경우 신재생전원의 보급 확대 및 전력수요의 증대에 따라, 국가적으로 대정전 사태 사전방지 등 신뢰도 높은 전력전송을 위한 노력으로서 HVDC 송전기술 도입이 폭넓게 검토되고 있다. 우리나라 전력 계통은 송전망 건설이 지연되고 있는 상황에서 수도권 부하는 증가하고, 발전 단지는 대규모화되고 있어 전력 계통 사고 및 그 파급이 점점 대형화되고 있다. 증가하는 전력수요에 대응하여 발전소를 건설해도 송전망 건설이 어려워 전력전송 능력이 점점 취약해지고 있다. 초대형화된 발전단지와 취약해진 송전망은 송전선의 혼잡을 증가시켜 불시에 기능정지가 될 경우, 사고의 영향력은 광역 정전으로 발전될 만큼 매우 커질 수 있다. 따라서 제 6차 전력수급 기본계획에 신규 반영되는 대규모 발전소의 계통 연계방안과 계통 신뢰도 측면으로 고려하여 장거리 전력 전송을 위한 HVDC 적용이 검토 됨에 따라 국내 HVDC 적용의 신규 시장이 될 가능성이 높다.
송전선 경과지 선정의 어려움과 같은 여러 가지 이유로 송전 설비를 확충하는데 어려움을 겪고 있다. 이에 따라 기존 송전 설비의 활용도를 높이는 방법으로 전력 계통의 신뢰도를 극대화할 필요가 있으며, 최근 이의 한 방편으로, 전력공급의 유연성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 송전기술인 유연송전시스템(FACTS: Flexible AC Transmission System)이 사용되고 있다. 본 논문에서는 유연송전시스템을 포함한 전력계통의 모델을 설정하고, 이를 포함한 전력�墳育� 상태추정을 수행하였다. 개발된 프로그램은 6모선 시험계통을 이용하여 타당성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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