제 1 장송배전계통의구성 제 1 장송배전계통의구성.xls 구분분류 no. 문제회수배점 송배전계통의구성 HVDC 1 기존전력계통에분산형전원의연계에따른직류송전 (HVDC) 의요구가증가하고있는바송전과배전에서의 HVDC 의역할을설명하시오 93 25 HVDC 2 직류송전 (HVDC) 시스템의구성설비에대하여설명하시오. 90 25 HVDC 3 HVDC 4 HVDC 5 기술력의진보로전력계통에고압직류송전 (HVDC) 시스템을적용하는사례가점점증가하고있으며현재우리나라의제주-해남지역에적용되어사용되고있다. HVDC 송전에대해간략히설명하고이방법의장점을 5개정도약술하시오. 직류송전계통에서송수전단변환소의제어방식에대하여아는바를기술하시오. 직류송전계통의구성에대하여간단하게구성도와교류송전과비교장 단점을서술하시오. 84 25 80 10 75 25 HVDC 6 기술력의진보로전력계통에 HVDC 시스템을적용하는사례는점증하고있다. HVDC 송전에대해간략히설명하고이방법의장점을 10 개정도약술하시오. 74 25 HVDC 7 초고압직류송전 (HVDC) 시스템에서의직류 (DC) 설비보호기능에대하여기술하시오. 66 25 HVDC 8 직류연계에서 Monopolar, Bipolar, Homopolar 방식에대해설명하시오. 63 25 HVDC 9 최근장거리송전을위해고압직류송전 (HVDC) 이주목을끌고있다. 직류송전계통의구성도를그리고직류송전의장단점에대하여논하시오. 55 25 HVDC 10 직류송전방식의장점을간단히설명하시오. 50 10 FACTS 전력계통에적용하는가변교류송전시스템 (FACTS) 의개념과필요성에대하 11 여설명하시오 93 25 최근의기술발달로전력계통제어설비인 FACTS(Flexible AC Transmission System) 의도입운영이활발히추진되고있다. FACTS를계통에도입사용하 FACTS 12 는목적 7가지를들고설명하시오. 또한이들을크게직렬보상형 (series compensation) 과병렬보상형 (shunt compensation) 으로분류할경우, 직렬보상형의장단점에대하여설명하시오. 89 25 FACTS 유연송전시스템 (FACTS) 에서사용하는기기의종류를열거하고, 각기기별로 13 보상목적과보상대상, 제어목적에대하여설명하시오. 84 25 FACTS 일반적인유연송전시스템 (Flexible AC Transmission System) 에의한전력조 14 류제어방법을열거하시오. 75 10 FACTS 유연송전시스템 (FACTS ; Flexible AC Transmission System) 의일종인 15 UPFC(Unified Power Flow Controller) 의구조와기능에대하여설명하시오. 71 25 FACTS 16 FACTS 에대해기술하시오. 62 25 FACTS 17 유연송전 (FACTS) 에사용되는기기에는 TCSC, STATCON, TCPS, UPFC 가있다. 각기기별로보상원리가 3 가지영역 (Categony) 중어디에속하는지구분하시오. 보상대상과제어목적에대하여논하시오. 57 25 FACTS 18 유연송전시스템 (FACTS) 의개념과적용되는설비를설명하시오. 56 25 FACTS 19 가변교류송전시스템 (FACTS) 의개념과필요성에대해설명하시오. 53 25 전압구분 20 우리나라의송배전계통에서각사용전압별로역할을설명하시오. 90 10 765KV 21 우리나라 765KV 송전선로의주요특성 5 가지와그효과 5 가지를기술하시오. 95 10 765KV 22 우리나라의전력계통은 154[kV] 345[kV] 765[kV] 로격상진행중이다. 3개전압에대해다음사항을비교검토하고, 765[kV] 계통의기술적인문제점을기술하시오. 1) 전압별손실율 2) 동일전력공급기준으로철탑면적비및송전능력 84 25 765KV 23 우리나라최고송전전압인 765kV 송전선로건설의장점을설명하시오. 72 25 24 765KV 변전소설계시고려할사항을기술하시오 69 25 24 페이지중 1 페이지
제 1 장송배전계통의구성.xls 구분분류 no. 문제회수배점 765KV 25 765KV 26 전력계통현황 송전방식 송전방식 송전방식 30 송전방식 31 현재우리나라에서도 765kV UHV교류송전선로공사를시행하고있다. 아래사항을중점으로우리나라 UHV송전의필요성을논하라. 가. 전력수요의계속적인증가와전원입지조건나. 우리나라 UHV송전의기술개발실태 ( 기초연구, 송전선로, 기기개발, 실증시험등 ) 다. 해외 UHV기술개발현황우리나라전력계통전압이 765kv로격상될계획이며현재건설중에있다.765kv계통운영시다음사항에대하여기술하시오. 가. 765kv 계통이환경에미치는영향 (6점) 나. 765kv 에접속되는변압기의절연보호대책 (7점) 다. 765kv 계통운용에서야기되는기술적인문제점 (7점) 56 25 52 20 27 우리나라전력계통의현황을발전및송배전분야로나누어서술하시오. 95 25 부하전력, 선로거리, 선로손실및전압이동일한조건에서단상 2선식과 3상 28 3선식의소요전선량을비교하시오. 3φ3W 선로에서송전손실, 전선중량, 전압변동율은전압및역율과어떻게 29 관계되는지설명하시오. 송전전력, 손실률, 전선의단면적을같이한경우쌍극일회선중성점접지방식직류송전과 3 상 3 선식교류와비교하면, 대지절연 Level 의비는어떻게되는가? 직류쌍극중성점접지송전방식과교류 3 상 3 선식송전방식과의비교에있어서, 전선의굵기및길이가동일하다고가정하고, 직류의절연파괴전압은교류전압에서는피크치에대응하는것으로해서다음물음에답하시오. (1) 양방식의일회선당의송전전력과송전손실이같다는조건에서직류송전의중성점에대한, 절연 level 은교류송전의중성점에대한절연 Level 의몇배인가? (2) 양방식의절연 Level 과 % 손실을같이한조건에서는직류송전의일회선당의송전전력은교류송전의일회선당의몇배가되는가? 95 10 87 25 80 25 68 25 24 페이지중 2 페이지
[ 우리나라전력계통현황 ] 제 1 장송배전계통의구성.xls 1. 전력계통의개요전기를생산, 수송하여소비하는각종설비가유기적으로결합해서하나의시스템으로구성한것을총칭해서전력계통이라부른다 2. 전력계통의구성요소 1) 발전설비 : 전력을생산하는수력, 화력, 원자력등의발전소를말함 2) 수송설비 : 생산된전력을수송하고배분하기위한송전선, 변전소, 배전선등을말함 3) 수용설비 : 전력을소비하기위한설비 4) 운용설비 : 보호장치, 감시장치, 급전설비, 통신설비등 3. 우리나라송배전설비현황 1) 송전설비현황 [ 전력계통의구성도 ] 24 페이지중 3 페이지
2) 변전설비현황 제 1 장송배전계통의구성.xls 3) 배전설비현황 24 페이지중 4 페이지
4. 우리나라발전설비현황 제 1 장송배전계통의구성.xls 5. 우리나라 2011 년도 6 월현재발전소건설현황및송전선로개략도 24 페이지중 5 페이지
제 1 장송배전계통의구성.xls 6. 우리나라 8월현재전력수급실적 1) 설비용량 : 7,924.6[ 만KW] 2) 공급능력 : 7,858.0[ 만KW] 3) 최대전력 : 6,958.7[ 만KW] 4) 공급예비력 : 899.3[ 만KW] - 12.9% 5) 20011년 7월 19일최대전력 : 7,139.3[ 만 KW], 공급예비력 : 744.5[ 만KW] - 10.5% 7. 우리나라 2011년최대전력현황 (1월 17일 12:00) 1) 설비용량 : 7,613.1[ 만KW] 2) 공급능력 : 7,717.9[ 만KW] 3) 최대전력 : 7,313.7[ 만KW] 4) 공급예비력 : 404.2[ 만KW] - 5.5% 끝. 24 페이지중 6 페이지
제1장송배전계통의구성.xls [ 송배전계통전압별역활 ] 1. 765KV 계통 1) 대당위전원단지와최대수요지 ( 수도권 ) 를직접연결 2) 수도권배후대전력공급원역할 3) 4000MW 이상대규모발전소계통연결 2. 345KV 계통 1) 지역간간선계통의추축유지 2) 대도시의도심지전력공급원역할 ( 지중송전선연결 ) 3) 4000MW 미만전원단지계통연결 4) 300MW초과대규모수용가직거래공급 3. 154KV 계통 1) 지방도시의간선계통구성 (345KV 변전소단위의 2차환상망구성 ) 2) 1000MW 미만소규모발전소연결 4) 300MW이하의대규모수용가직거래공급 4. 66KV 및 22KV 계통 1) 신규건설억제및단계적철거 5. 22.9KV 계통 1) 20MVA * 2(40MVA) 이하직거래공급 2) 소규모분산형사업자연계등 6. 저압 (380V) 1) 100KW 미만저압소규모수용가배전용 7. 직류 180KV 1) 제주계통전력공급 2) 향후남북연계및동북아연계시활용전망 [HVDC] 1. 개요 1) HVDC란발전소에서발전되는교류전력을직류로변환하여송전한후수전점에서재변환시켜공급하는방식 2) 적용분야 (1) 해저케이블송전 (2) 대용량장거리송전 (3) 교류계통간연계 : 비동기연계, 서로다른주파수계통연계 (4) 도시밀집지역의직류송전 ( 단락용량경감 ) 3) 현황 (1) 스웨덴본토 - 고틀랜드섬 : 96Km 150KV 30MW (2) 미국태평양연안납북연계 : 1700Km ±500KV 3400MW (3) 일본동부 (50Hz) - 중서부 (60Hz) : 125KV 300MW (4) 제주 - 해남 : 101Km * 2 ±180KV 150MW*2 24 페이지중 7 페이지
2. 구성 1) 구성도 제 1 장송배전계통의구성.xls 2) 구성설비 (1) 변환장치 ( 컨버터 / 인버터 ) ㄱ ) AC를 DC로 ( 컨버터 ), DC를 AC로 ( 인버터 ) 변환하는장치ㄴ ) Thyristor Valve와 Tap부변환용변압기로구성ㄷ ) 변환기는 6-Pulse 또는 12-Pulse가있는데보통밸브의역내전압과변압기이용율이높은 3상브리지정류방식사용ㄹ ) 변환기쪽의변압기는비접지하고 DC는자체접지를이용한다. (2) 직류리액터ㄱ ) 직류전류의맥동을감소시키는평활리액터이다. ㄴ ) 교류전압강하로인한轉流실패를줄인다. ㄷ ) 경부하시의직류의단속을억제한다. ㄹ ) 직류계통의사고시고조파억제기능을한다. ㅁ ) 포화를방지하기위해보통공심리액터를사용한다. (3) 고조파필터ㄱ ) 교직변환장치에서발생하는고조파를제거하기위한목적 (4) 무효전력공급설비ㄱ ) 교류계통에서직류계통을바라보면순변환기는점호각 α로운전하는지상무효전력부하이며, 역변환기는점호각 β또는여유각 r로운전하는진상운전발전기이다. ㄴ ) 따라서점호각의크기에따라서뮤효전력의크기도달라지는데대체로직류전력의 40~60% 정도에해당되는무효전력이소비된다. ㄷ ) 발전기, 동기조상기, 전력용콘덴서, 정지형무효전력보상장치 (SVC), 고조파필터등 (5) 전극 DC 계통의중성선으로는주로대지나해수를이용하는데대지저항이높으면전극이필요함 24페이지중 8페이지
(6) 직류차단기전류영점발생장치 + 산화아연저항으로구성 (7) 직류케이블유침지 Solid, OF, GF, Pipe 케이블등 (8) 철탑교류송전철탑에비해크기와높이가 2/3 정도 (9) 직류피뢰기ㄱ ) 뇌, 개폐서지시기기를보호한다. ㄴ ) 고성능산화아연 (ZnO) 피뢰기가사용된다. 제 1 장송배전계통의구성.xls 3. 송전방식 1) 단극 1 회선방식 (Monopolar) (1) 대지또는해수귀로방식의경우전선량절감가능 (2) 지중매설체에대한전식문제발생 (3) 대지저항이큰곳이나전식문제가심각한곳은도체귀로방식사용 (4) 사고나용량부족시융통성이문제가되므로 Bipolar 방식으로전환되기전의초기방식으로사용 2) 쌍극 1회선방식 (Bipolar) (1) 두개의도체는각각양극성과음극성을가지며, 양변환기사이는접지한다. (2) 일반적으로두도체의전류는같고접지에는전류가흐르지않는다. (3) 한극이고장으로분리되더라도다른극과접지극으로 1/2의전압에의해서부하의절반은분담을할수있으며가장보편적인방법 3) Homopolar 방식 (1) 두개의도체가모두음극성을나타내는방식으로서이는음극성이코로나에의한전파장해가적기때문이며귀로는주로대지를이용한다. (2) 한도체가고장나면나머지도체가부하를분담한다. 24 페이지중 9 페이지
제 1 장송배전계통의구성.xls 4. 직류방식의장단점 1) 장점 (1) 선로의절연계급이낮으므로경제적 : 선로전압이같은교류실효값의교류전압최고값의 1/ 2이므로애자의개수, 전선의소요량경감 (2) 송전효율이높다 : 무효전력이나표피효과에의한손실이없고역률이항상1이므로송전효율이좋다. (3) 안정도가좋다 : 리액턴스나위상각에대해서고려할필요가없기때문 (4) 비동기연계가능 : 송수전계통이각각독립되어운전이가능하므로주파수및전압이서로다른계통과비동기연계가가능 (5) 단락용량경감 : 무효전력의전달이없으므로교륙계통사고시유입전류는증대하지않음 (6) 과도안정도향상 : 신속한조류제어하므로 (7) 대지귀로가능한경우뒤로도체생략으로경제적 (8) 코로나임계전압이높아진다. (9) 대용량장거리나케이블송전의경우충전용량문제가없다. 2) 단점 (1) 무효전력보상설비의경비가크다. (2) 고조파필터설비필요 (3) 교류계통보다자유도가적다 ( 전압의승압강압이어렵다 ) (4) 직류변환장치가고가 (5) 직류전류차단이곤란하여직류다단자회로망구성이곤란 5. 교류방식의장단점 1) 장점 (1) 전압의승압, 강압이용이 ( 변압기이용 ) (2) 회전자계를쉽게얻는다 ( 교류발전기가직류발전기보다구조간단, 저렴 ) (3) 계통의합리적, 경제적운용 : 발전에서배전까지의전과정을통일 2) 단점 (1) 송전손실이크다 : 무효전력, 표피효과, 우전체손등 (2) 인근통신선에유도장해가크다. (3) 페란티현상, 자기여자현상등의이상상태가발생한다. (4) 직류방식에비해계통안정도가저하됨 (5) 주파수가다른계통의비동기연계가불가능 (6) 송전전력의한계가 P = V S V R sinδ / X 에의해제한된다. 6. HVDC의과제 1) 직류차단기의개발 24페이지중 10페이지
제1장송배전계통의구성.xls 현재의직류송전방식에서는부하차단이나고장제거를기본적으로연계된교류계통에서시행하고있으나 HVDC 계통의다단자망을구성하기위해서는신뢰성높은직류차단기의개발이필수적이다. 2) 필터의소형화교직변환시에발생하는고조파를제거하기위하여필터는기중절연을하고있는데이로인해서설치면적이커지고, 염해를입을가능성이크다. 따라서소형밀폐식의필터의개발이요구됨 3) 대용량 GTO의필요성 GTO는현재소규모인버터에는적용되고있으나대전력계통의요구에는아직충분하지가않다. 대용량 GTO를 HVDC계통에적용하게되면제어능력이향상되고, 특히단락용량이적은계통과의연계시에유리한다. 제주계통도단락용량의부족때문에동기조상기를이용하여단락용량을증대시키는방법을적용하고있다. 4) 태양광발전, 풍력발전, 연료전지발전또는초전도전력저장장치 (SMES) 와같은시스템은직류계통이므로 HVDC 송전방식과의기술적연계를도모하는방향으로개발이이루어지는것이바람직하다. 5) 남북전력계통망연계, 나아가서는동북아전력망연계등이실현될경우 HVDC방식이가장유리한방식으로대두되고있다. 따라서 HVDC 송전의기술적과제를하나씩해결함으로써운전경험을축적하는것이요망된다. 7. 우리나라의 HVDC 시스템 ( 제주-해남 ) 1) 추진배경전력공급능력확보, 적자개선, 신뢰도향상 1998년여름부터상업운전개시, 현재제주도부하의 60% 담당 2) 제원 (1) 변환장치 2개소ㄱ ) 전압 : AC 154KV DC ±180KV ㄴ ) 형식 : Thyristor Valve, Bipolar, 해수귀로방식ㄷ ) 연속정격용량 : 150MW * 2 Pole ㄹ ) 제어방식 : 12펄스광점호 (2) HVDC 케이블ㄱ ) 긍장 : 101km * 2 ( 해저구간 96km * 2, 현장접속없음 ) ㄴ ) 종류 : Solid Type, 800sq (3) 광통신설비 1식 (12Core, 101km 1회선 ) ㄱ ) EMS, SCADA 및일반업무용통신회선ㄴ ) 통신회사에임대 (4) 동기조상기ㄱ ) 직교변환시변환기가소비하는무효전력공급ㄴ ) 제주측에만설치하여제주계통단락용량증대및주파수의기준이되며비상발전기역할도겸하고있음 2010 년 ~ 2015 년에제주에서필요로하는발전설비용량이 250MW 정도추정된다. 따라서 2011 년에제주에 HVDC #2 건설을추진하고있다. 24 페이지중 11 페이지
제 1 장송배전계통의구성.xls [FACTS] 1. 개요 1) 전력용반도체를이용한제어기술을응용하여전력수송설비의기능을고도화하고설비이용율을극대화하기위한신전력시스템 2. 목적 1) 송전선로의고유부하용량까지송전전력증대가능 P = V 2 r / Z w = V 2 r / (L/C) 2) 전력설비의사고로인한형양을최소화하여안정적인전력시스템운용의실현 3) 송전선로의전력흐름을자유롭게제어함으로써전력수송설비이용율향상 4) 전압변동의억제및사고긴급대체로전력품질및신뢰도향상 3. 교류송전계통의문제점 1) 선로의임피던스및위상각제어곤란 2) 전력수송로의병렬조류의병목현상 3) 전압변동 4) 계통의안정도에의한제한 4. FACTS의개념 1) 개념도 24 페이지중 12 페이지
제1장송배전계통의구성.xls 2) 개념도해석송전용량 P = V s V r sinδ / X 의 3가지영역인 V, X, δ 및 P의조정개념임 (1) X : 선로의리액턴스는 TCSC의직렬보상과 STATCON의병렬보상 (2) δ : 위상각보상은 TCPR에서조정 (3) P : 발전력조정은 TCBR에서조정 (4) V X δ : 종합적으로제어가능한 UPFC에서조정 (4) V X δ : 종합적으로제어가능한 UPFC에서조정 5. FACTS의종류및기능 1) TCBR( 반도체제어제동저항 : Thyristor Controlled Breaking Resistor) (1) 보상대상 : 발전력 P의조정 (2) 제어목적 : 계통동요억제, 안정도향상 ( 과도시 ) (3) 동작원리 : 계통고장시발전기단자에직렬저항을삽입하여가속중이발전기군의에너지를흡수함으로써발전기보호및과도안정동향상 (4) 장점 : 정밀제어가능제동저항의임계차단시간을정할필요가없다. 브레이크의투입및차단시간이자동적임 2) SVG( 정지형동기조상기 : STATCOM : Static Synchronous Compensator) (1) 보상대상 : 리액턴스 X의병렬보상 (2) 제어목적 : 전압유지, 안정도향상 (3) 동작원리ㄱ ) GTO 인버터 ( 자려식인버터 ) 의출력위상을계통전압에동기시킨상태로전압차를생기게하여뮤효전력을발생시킴ㄴ ) 출력전압 >계통전압 : 진상전류공급으로콘덴서역할ㄷ ) 출력전압 < 계통전압 : 지상전류공급으로리액터역할 (4) 장점ㄱ ) 기계적인동작부가없기때문에조작신뢰도가높다ㄴ ) 소음, 진동이없다. ㄷ ) 무효전력 ( 진, 지상 ) 을연속적으로세밀하게제어가능ㄹ ) 응답특성이빠르다 ( 과도안정도향상에기여 ) ㅁ ) 설치면적이적다 (SVC의 70% 정도 ) ㅂ ) 에너지저장능력이있다ㅅ ) 콘덴서, 리액터불필요 (5) 단점ㄱ ) 인버터, 컨버터사용에따른고조파대책이요구됨ㄴ ) 대용량인버터가격이고가임 현재분당미금변전소에서 100MVA SVG 345KV T/L 에연결하여사용중임 현재제주도성산변전소에 20MVA BTB SVG 154KV 에연결하여사용중임 24 페이지중 13 페이지
제 1 장송배전계통의구성.xls 3) TCSC( 반도체제어직렬콘덴서 : Thyristor Controlled Series Capacitor) (1) 보상대상 : 리액턴스 X의직렬보상 (2) 제어목적 : 선로임피던스제어, 전력조류제어, 안정도향상 (3) 동작원리 : 직렬콘덴서를선로에삽입 (4) 장점ㄱ ) 다른방식에비해투자비가적고, 공기가짧다. ㄴ ) 기존선로에용이 (5) 단점ㄱ ) 직렬콘덴서보상시이상전압이발생ㄴ ) 선로고장시고장전류가직렬콘덴서에흐르게되므로보호장치가필요 4) TCPR( 반도체제어위상변환기 : Thyristor Controlled Phase Angle Requlator) (1) 보상대상 : 위상각 δ의보상 (2) 제어목적 : 위상각제어, 전력조류제어, 안정도향상 (3) 동작원리위상조정변압기의탭스위치제어를사이리스터제어방식으로개선한것으로 1:3:9의비율로독립된 3개의변압기권선과이것을 By-pass 또는역접속시키는스위칭장치로구성 (4) 장점ㄱ ) 마모의염려가없어사용빈도에제한이없고, 상시운용이가능ㄴ ) 조류제어의신속화, 과도안정도및계통동요와같은동적현상의제어에이용 24 페이지중 14 페이지
제1장송배전계통의구성.xls 5) UPFC( 종합전력조류제어기 : Unified Power Flow Controller) (1) 보상대상 : 전압 V, 리액턴스 X, 위상각 δ 보상 (2) 제어목적 : 위상각제어, 전압제어, 선로임피던스제어, 전력조류제어, 안정도향상 (3) 특징ㄱ ) 3가지파라미터 (V X δ) 를종합적으로제어할수있다. ㄴ ) V-δ 제어, V조정, V-X 조정, 조정 V-δ 조정등을동시조정가능ㄷ ) 인버터는보상전압투입에따라무효전력을공급또는흡수ㄹ ) DC 콘덴서를통해서유효전력까지공급또는소비할수있다. ㄷ ) 인버터는보상전압투입에따라무효전력을공급또는흡수ㄹ ) DC 콘덴서를통해서유효전력까지공급또는소비할수있다. 2003년 4월 154kV 강진변전소에 80MVA UPFC를설치운영중 6. FACTS의장점 1) 설비자체의장점 (1) 기계적인동작부가없어신뢰도가높다. (2) 소음진동이없다. (3) 무효전력의연속정밀제어가능 (4) 응답특성이빠르다. 2) 계통운용상의장점 (1) 계통의제어범위확대로고유송전용량까지조류제어 (2) 정태, 동태안정도향상으로송전용량증대 (3) 계통사고및파급의영향제한으로사고파급방지 (4) 계통동요억제로안정도향상 (5) 송전선로의이용률향상으로설비비감소 7. 결론 FACTS를상기와같은장점이있으나고도의기술, 고가로서 T/L긍장 600Km이상인장거리 T/L에적용함이경제적임 [SVC] 1. 개요 1) SVC란동기조상기와유사한기능을가진것으로싸이리스터에의해가변의진상, 지상무효전력을규정된리액터, 콘덴서뱅크로부터연속적으로공급해줌으로서전압을허용범위내유지시키는장치 24페이지중 15페이지
2) 구성도 제 1 장송배전계통의구성.xls 3) 특징 (1) 응답특성이빠르다.(0.02sec) (2) 조작에제한이거의없다. (3) 신뢰성이높다. (4) 유지보수가간단하다. 2. 용도 1) 무효전력의보상 ( 무효전력공급원 ) (1) 응답시간이매우빨라서변동부하에대한전압변동을고속으로감지하여무효전력변동분을흡수 (2) 상별로무효전력을각각보상하므로전압, 전류의불균형해소 (3) 무효전력부하에대한역률개선 2) 전압보상 ( 전압제어 ) (1) 전압제어로정태안정극한전력의증대 (2) 부하또는발전력상실시전압제어로과동안정동향상 (3) 전압변동률의개선 3. 종류 1) TCR (1) 동작원리 : 고정리액터에역병렬싸이리스터를연결하여지상무효전력공급 (2) 무효전력제어 : 연속조정 (PWM제어) (3) 적용분야 : 플리커방지, 전압안정용 (4) 전력손실 : 중간 24 페이지중 16 페이지
제1장송배전계통의구성.xls 2) TSC (1) 동작원리 : 전력용콘덴서에에역병렬싸이리스터를연결하여진상무효전력공급 (2) 무효전력제어 : 계단조정 (ON-OFF 제어 ) (3) 적용분야 : 전압조정용 (4) 전력손실 : 작다 3) FC-TCR (1) 동작원리 : TCR 방식 + 고정된전력용콘덴서를첨가한방식으로뮤효전력공급이조정이연속적임 (2) 무효전력제어 : 연속제어 (3) 적용분야 : 전압안정용, 전력동요억제, 안정도향상 (4) 전력손실 : 중간 4) TSC-TCR (1) 동작원리 : TCR 방식 + TSC 방식지상, 진상무효전력공급가능 (2) 무효전력제어 : 연속제어 (3) 적용분야 : 전압조정용, 전력동요억제, 안정도향상 (4) 전력손실 : 작다 ( 제어냉각설비요구됨 ) 5. 국내설치현황 1) 1998년 7월국내최초로서대구변전소에 TCR-TSC(100MVA-300MVA) 를설치운영 2) 2007년양주변전소로이설함 ( 개성공단에전력공급을위한북상조류제어를위해 ) 3) 2009년에는동서울변전소구내에 200MVA 용량의 SVC를설치운영중 24페이지중 17페이지
4) 2012 년에는신파주변전소구내에 200MVA 용량의 SVC 를설치예정 제 1 장송배전계통의구성.xls [765kv 송전 ] 1. 송전전압격상의필요성 1) 전력수용의급증산업이선진국형태로발전, 생환수준향상, 자동화. 정보화사회로발전함에따라전력소비가증가하므로이에상응하는대전력수송이필요 2) 전원설비대용량화, 원격화장기전원개발의기본방향에따라발전설비의 70% 정도가대용량원자력, 유연탄으로건설되어야하나, 대규모수요지인경인지역에건설하기가어려워발전단이원거리에위치하게되어지역간전력수급불균형이발생하므로장거리대전력수송이필요 3) 송전선로입지확보난 Nimby 현상으로많은루트의송변전설비입지확보가어려워송전건설물량을최소화하기위해선로당송전용량을대용량화해야함 4) 기술적한계전력수송량으증가하는방법으로도체의단면적을크게하는방법과송전전압을격상하는방법중도체단면적을증가시키는방법은기술적인면에서한계가있어송전전압을격상하는것이바람직함 2. 765kV Project 개요 1) 송전사업개요 : 초기 345kV 운전 (1) 당진T/P -신서산S/S (40kM) : 98.12월준공 (2) 신서산S/S - 신안성S/S (138kM) : 2000.12월 (3) 신태백S/S - 신가평S/S (155kM) : 2000.6월 (4) 2004년이후 : 신태백-울진, 신안성-신가평, 신김천-신고리, 신안성-신김천, 신가평-동두천 2) 변전사업개요 (1) 신안성S/S(2000MVA*2Bank), 신서산S/S(1000MVA*2Bank) : 2001.12월 (2) 신가평S/S(2000MVA*3Bank), 신태백S/S(2000MVA*3Bank) : 2004.3월 (3) 신김천S/S(2000MVA*3Bank) : 2010.3월 (4) 동두천S/S(2000MVA*2Bank) : 2015년이후 24 페이지중 18 페이지
3. 송전용량비교 (345KV 대비 ) 제 1 장송배전계통의구성.xls 4. 효과 1) 대규모전력수송용이 2) 국토의효율적이용 3) 건설원가절감 4) 송전손실감소 5) 변전소및철탑부지면적감소 5. 변전설비제원 6. 주요특성 1) 비연가역상배열방식선로정수평형을위해연가를하는것이바람직하나, 향후선로변경 ( 증설, 변전소건설 ) 이생기면연가효과저감, 시공상의어려움등을고려하여비연가방식채택 (345KV에비해정전용량 ( 충전용량 ) 은약4.7배커지고, 불평형율은 3배정도증가 ) 24 페이지중 19 페이지
제1장송배전계통의구성.xls 2) 전계강도 E[KV/m] : 송전선하지표상 1m지점평지 ( 사람이드나들기쉬운곳 ) : 3.5[KV/m], 최저지상고 H=28m 산악지 ( 사람이드나들기어려운곳 ) : 7.0[KV/m], 최저지상고 H=19m 3) 가공지선 OPGW( 광섬유복합가공지선 ) 200[ mm2 ] 및 AW(AL Clad Steel Wire) 200[ mm2 ] 각 1조씩상시및이상시유도전류, 고장시온도상승, 통신선유도장해및기계적강도등을고려 4) 선로충전시계통최고전압 345KV : 362KV, 765KV : 800KV(800/765=1.05PU) 충전단전압 1.025PU일대선로말단의전압이 1.044PU로최고전압기준만족함 ( 별도충전용량보상불필요함 ) 5) 발전기연속역상전류내량기준 (ANSI C50.13) 비연가역상배열로한경우에도역상분은 2~5% 위 ANSI 규정만족함 7. 765KV 보호상의문제점 1) 저차고조파문제계통의충전용량이커지면고장시고장전류중에포함되어있는고조파전류성분이저차화되어서거리계전기부동작원인이될수있다. 이러한경향은전원임피던스는크고배후에큰정전용량이있는경우에현저하게나타난다. (1) 저차고조파발생회로 (2) 저차고조파에의한거리계전기동작범위 2) 변압기의고장검출감도저하 (1) 내부임피던스증가에따른중성점부근의 1선지락또는 3차권선사고시고장전류가작아종래의비율차동계전기로고장검출난이 (2) 병렬코일수증가할수록정격전류에대한고장전류의비율이작아져그만큼검출감도저하 (3) 초고압변압기는철심의포화특성상여자돌입전류의제2고조파분이적어지는경향이 24페이지중 20페이지
제1장송배전계통의구성.xls 있으며, 고장전류의저주파화까지겹쳐제2고조파억제부비율차동계전기로는고장전류와돌입전류의구별이어려운경우가있다. 3) 송수전단의전류차와아크저항에의한측정오차 4) CT 포화문제 5) CVT 과도특성문제 6) 고장전류유출문제 7) 2차아크전류문제 (1) 765KV는다상재폐로방식을적용함 (2) 1선지락사고발생하여사고상이개방되더라도고장전류는건전상으로부터의정전및전자유도에의해계속흐르게되며, 이를 2차아크전류라한다. (3) 고속도접지개폐기 (HSGS:High Speed Ground Switch) ㄱ ) 사고상을차단한후개방된사고상의양단을고속으로접지하여 2차아크르소멸시키고, 다시접지장치를개방한다음에차단된상을재폐로하는방식ㄴ ) 1초이내에무전압시간확보가가능하고, 풍속등외부의영향을받지않음ㄷ ) 1단접지방식보다양단접지방식이신뢰성이높다. ㄹ ) 양단의 HSGS에는동작시간차가있다. 선행 HSGS 전자유도분전류차단차단전류 1300A 회복전압 180KV P 상승율 0.186KV/ μs후행 HSGS 정전유도분전류차단회복전압 158.1KV RMS ㅁ ) HSGS 동작순서 24 페이지중 21 페이지
제1장송배전계통의구성.xls 8. 보호계전방식 1) 기본적구비조건 (1) 디지털형계전기로구성할것 (2) 보호시스템의 2계열화 (3) 주보호계전기의동작시간을 2사이클이내, 고장제거시간은 3~4사이클이내로할것 (4) 장치의자기진단자동감시기능강화 (5) 2회선송전선이동시에차단되는것을최대한억제할것 2) 모선보호방식 (1) 1.5 CB방식전압차동방식을사용하고 1,2계열의 AND 조건으로오동작을방지한다. (2) 2중모선위상비교전류차동방식 3) 송전선보호방식 (1) 주보호 : PCM Micro-wave 또는 FM전송방식각상전류차동방식 (2) 후비보호 : 3단계시한차거리계전방식 (3) 전송로 : 광파이버전송 (4) 자동다상재폐로방식 : HSGS 사용 4) 변압기보호방식 (1) 주보호주권선 - 비율차동방식, 상분할형변압기의경우는권선간전류차동방식조정권선 - 전류차동방식 (2) 후비보호 : 3단계시한차거리계전방식 5) 분로리액터보호방식 (1) 주보호 : 비율차동방식 (2) 후비보호 : 과전류방식 8. 환경대책 SNR(Signal Noise Ratio) : 방송강도와송전선소음간의차이 24 페이지중 22 페이지
제 1 장송배전계통의구성.xls [ 부하전력, 선로거리, 선로손실및전압이동일한조건에서단상 2 선식과 3 상 3 선식의소요 전선량을비교하시오 ] 1. 조건나열하면 부하전력 : P 2 = E 2 I 2 = P 3 = 3 E 3 I 3 선로손실 : P L2 = 2 I 2 2 R 2 = P L3 = 3 I 3 2 R 3 선로거리 : L 2 = L 3 전압 E 2 = E 3 2. 단상 2 선식의전선총중량산출 P L2 = 2 (P 2 / E 2 ) 2 * R 2 = 2 (P 2 / E 2 ) 2 * ρ (L 2 / A 2 ) A 2 = 2 (P 2 / E 2 ) 2 * ρ (L 2 / P L2 ) 여기서단상 2 선식의전선총중량은 2 * 단면적 * L 2 이므로 V 2 = 2 A 2 * L 2 = 2 (2 P 2 2 * ρ * L 2 2 ) / (E 2 2 * P L2 ) 3. 3 상 3 선식의전선총중량산출 P L3 = 3 (P 3 / 3 E 3 ) 2 * R 3 = 3 P 3 2 / 3 E 3 2 * ρ (L 3 / A 3 ) A 3 = P 3 2 / E 3 2 * ρ (L 3 / P L3 ) 여기서단상 3 선식의전선총중량은 3 * 단면적 * L 3 이므로 V 3 = 3 A 3 * L 3 = 3 P 3 2 * ρ * L 3 2 ) / (E 3 2 * P L3 ) 문제의조건에서부하전력, 선로손실, 선로거리, 전압이같다고하였으므로이를적용하면 V 3 = 3 P 2 2 * ρ * L 2 2 ) / (E 2 2 * P L2 ) V 3 3 P 2 2 * ρ * L 2 2 ) / (E 2 2 * P L2 ) = V 2 4 P 2 2 2 * ρ * L 2 ) / (E 2 2 * P L2) 4. 결론 상기주어진조건에서전선총중량비는 V 3 : V 2 = 3 : 4 이다 3 상 3 선식송전시전선총중량은단상 2 선식의 75% 이다. [3φ3W 선로에서송전손실, 전선중량, 전압변동율은전압및역율과어떻게되는지설명하시오 ] 1. 송전손실 P L = 3 I 2 R = 3 (P / 3 V cosθ) 2 * R = P 2 / V 2 cos 2 Θ R 고로송전손실PL 1 / V 2 cos 2 Θ 2. 전선중량 P L = 3 I 2 R = 3 (P / 3 V cosθ) 2 * ρ ( L / A ) = P 2 ρ L / V 2 cos 2 Θ A 전선단면적 A = P 2 ρ L / V 2 cos 2 Θ P L 전선총부피 V = 3 A L = 3 P 2 ρ / V 2 cos 2 Θ P L 고로전선총량 V 1 / V 2 cos 2 Θ 3. 전압변동률 ε = (V O - V N ) / V N = 3 I R / V N = 3 (P / 3 V N cosθ) * ρ ( L / A ) / V N = P ρ L / V 2 cosθ A 고로전압변동률 ε 1 / V 2 cosθ 24 페이지중 23 페이지
제1장송배전계통의구성.xls [ 직류쌍극중성점접지송전방식과교류 3상 3선식송전방식과의비교에있어서, 전선의굵기및길이가동일하다고가정하고, 직류의절연파괴전압은교류전압에서는피크치에대응하는것으로해서다음물음에답하시오.] (1) 양방식의일회선당의송전전력과송전손실이같다는조건에서직류송전의중성점에대한, 절연 level은교류송전의중성점에대한절연 Level의몇배인가? (2) 양방식의절연 Level과 % 손실을같이한조건에서는직류송전의일회선당의송전전력은교류송전의일회선당의몇배가된는가? 1. 양송전방식에대한개념도 E d Id Ia E d 2. 절연레벨비교 [3 상 3 선식송전방식 ] 송전전력 직류 : P DC = 2 E D I D 교류 : P AC = 3 E A I A 송전손실 직류 : P LDC = 2 I 2 D R 2 교류 : P LAC = 3 I A R 전선의굵기가동일하므로 R은양방식이동일하다. 문제의조건에서 P LDC = P LAC 2 I 2 2 D R = 3 I A R I A = (2/3) * I D P DC = P AC 2 E D I D = 3 E A I A 2 E D I D = 3 E A * (2/3) * I D 3 E A = {2 / (2/3)} * E D E A = {(2/3) / (2/3)} * E D E A = (2/3) * E D 여기서직류전압은교류전압의 PEAK치와같으므로 E APEAK = 2 * E A = 2 * (2/3) * E D = (2 / 3) * E D 결론은 E D = ( 3 / 2) * E APEAK = 0.866 * E APEAK 3. 송전전력비교절연레벨이동일하므로 E D = E APEAK = 2 * E A % 손실이동일하므로 P DC / P AC = P LDC / P LAC 2 E D I D / 3 E A I A = 2 I 2 2 D R / 3 I A R 2 2 E A I D / 3 E A I A = 2 I 2 2 D / 3 I A I D / I A = 2 I D = 2 I A P DC / P AC = 2 2 E A * 2 I A / 3 E A I A P DC / P AC = 4 / 3 P DC = (4 / 3) P AC = 1.333 * P AC 24페이지중 24페이지