제 장연구개발개요 개발기술의필요성

국내 외관련기술의현황 가 해외고장전류기준기술규격

나 현기술상태의취약성

연구개발개요 가 연구개발목표및진행

나 연구개발추진일정 일련 번호 개발내용가중치 국내외고장전류기준및고장해석방법자료조사국내고장전류계산방법비교분석해외전력회사적용고장전류계산방법비교분석고장전류계산기준안수립 상의고장전류계산간의비교및분석고장전류계산데이터구축및분석고장전류계산데이터통일안제시 차년도 추진일정 진도율 누적진도율 기간 주 일련 개발내용 가중치 번호 고장전류 계산 기준제도화유 도 워크샾개최 차년도 추진일정 최종보고서작성 진도율 누적진도율 기간 주

다 기대효과

제 장고장전류계산이론 고장계산법

기본이론가 초기차과도단락전류및 감쇠 ω

sin sin sin

τ τ 나 감쇠

다 일반적인고장전류계산해법

제 장고장계산국제기준 국외전력사의적용고장계산기준 결 과

기준

max max max max max

가 초기대칭단락전류 나 최대단락전류

다 비대칭단락전류의 성분

라 대칭단락차단전류 감쇠 or or

마 비대칭단락차단전류

기준 가 시스템및설비의표현

나 차단전류계산

다 순시고장전류계산

라 시스템정항및전형적인 비

마 와 기준규격종합비교

제 장해외전력사고장전류계산기준 본장에서는국외전력사에서적용하고있는고장전류계산기준을분석한결과를설명하고자한다 본연구에서는국외전력사들에대하여설문조사및방문조사를수행하였으며 이로부터해당전력사의고장전류계산기준을분석할수있었다 먼저아시아권 개의전력사에대하여서류질의를통해설문조사를수행하였으나 이로부터고장계산기준에대한충분한정보를확보할수없어유럽권의 개의전력사 영국 프랑스 를직접방문하여해당전력사들이적용하고있는고장계산기준에대한조사를실시하였다 해외고장전류계산기준을검토하여국내고장계산기준에서고려되어야하는항목들을결정할수있었다 국외전력사에대하여수행한주된설문내용은다음과같다

아시아권 개전력사고장전류기준설문 먼저아시아권 개전력사에대한고장전류기준설문결과를설명하고자한다 설문조사한전력사는 와 로일본전력사 곳과중국의 사 곳을조사하였다 가 고장전류기준설문내용 고장계산패키지 고장계산시이용하는패키지의경우일본의 는 또는 에서자체개발한 를사용한다 의경우 사의 를기반으로한 를사용한다 중국의 는 를통해서고장계산을수행한다고응답했다

적용하는고장전류기준 는일본의대부분의전력사는적정 용량산정시 기준을적용한다고응답했다 의경우자체고장전류기준을적용하며 는중국에서는일반적으로고장전류가 보다작게기준을세운다고응답했다 적용시 계산법또는기준 계획단계 는계획단계에서고장검토시 또는 를활용한다고응답했다 의경우계회단계에서는따로고장계산기준을적용하지않는다고응답했다 는 기반의고장계산을하며적정한 을결정하기위해고장전류의 값과 를고려한다고답했다 적용시 계산법또는기준 운영단계

운영단계의고장계산시 는일본의대부분의전력사는적정 용량산정시 기준을적용한다고응답했다 의경우자체고장전류기준을적용하며 는 기준과 기준을모두고려한다고응답했다 또한 성분을반드시고려한다고응답했다 직수용가의소형동기발전기및전동기고려여부 고장계산시 와 는직수용가의소형동기발전기및전 동기를고려하며 는고려하지않는다고응답했다 수립시 소형동기발전기및전동기고려여부 수립시에 는 에서 로연계되는 이상의동기발전기는고려한다고응답했지만 같은일본의 의경우용량에상관없이계통에연계되는모든동기발전기를고른다고답했다 는최소 이상의발전기및전동기만을고려한다고응

답했다 고장계산 수립빈도 고장계산을수행하기위한 의수립빈도를묻는질문에서 는새로운동기발전기각계통에연계될때만새로운 를수립한다고응답했다 의경우에는포괄적으로 년에한번정도 를수립하지만발전기의투입등계통의변화가생겼을시에는반드시 를수립한다고답했다 는 수립에대한부분은언급하지않았다 고장계산에이용하는소형회전기의파라미터 고장계산에이용하는소형회전기의파라미터의경우일본의 는 운전패턴을이용하여 파라미터값을적용하며 의경우 전동기의 를고려한다 용량결정시 여유 의개념적용여부

와 는 용량결정시여유분을적용하나 는 의개념을적용하지않는다 용량산정시 경제성과 고려 용량결정시여유 을고려하는 와 는경제 성을고려하여 의용량을결정하지만 의개념을적용하지않는 는경제성을고려하지않고 용량을산정한다 용량산정절차및고장계산방법에대한운용기준 시장규칙 포함여부 용량산정및고장계산방법에대해 와 는운용기준 시장규칙에포함시켰고 는포함시키지않았다 특히 는 와 기준을중국기준에포함시켜계통계획및운영에적용하고있었다 아시아권 개전력사에대한고장계산에관련된설문을수행하였으나 서류설문이관계로관련된충분한내용을확보할수없는한계가있어본연구개발에서는추가적으로유럽권 개전력사를방문하여토의설문을수행하였다

유럽 개전력사고장전류기준조사 유럽전력사들의고장전류기준수립방안을파악하고자료조사를위해 년 월 일부터 년 월 일까지영국런던의 사와프랑스파리의 사를방문하였다 영국의 에서는 외 명이참가하여회의하였고 프랑스 에서는 외 명에게자문을구했다 가 영국 영국의경우고장계산시 사의 패키지를사용한다 이때적용기준은 를기반으로한영국자체규정인 를사용한다 영국의경우 이자체규정을 사의도움을받아 에추가적인모듈을개발하여적용하고있다 고장계산시발전기리액턴스는상당한크기의리액턴스를갖는 를통해고장네트워크에연계된경우는비포화차과도리액턴스를적용하고 고장네트워크에직접연계된경우 포화차과도리액턴스를적용한다 또한고장계산시분기효과를적용하며 모선의초고압계통의모선에서 용량은 로설정하여적용하고있다 그림 분기효과에대한설명

의경우 기반의자체기준을적용하는고장계산에운전점을적용한다 즉 의개념을적용하는조류계산운전점을적용하며고장전류측면에서심각한운전점을결정하여적용한다 또한계통계획과운영시고장전류계산을차이점을두었다 를결정하는데다른방법을적용하게되는데계통운영시에는조류계산운전점을적용한다 하지만계통계획시에는모든발전기를투입하고한지역을집중하여검토하는경우 외부계통에서의발전기를 시키고계산하나운전점을적용하여계산하고있었다 직수용가의소형동기및비동기발전기나전동기의경우기본적으로모든회전기를고려한다 발전기의경우 이상의발전기를고려하며전동기의경우에는 모선에 상 단락전류에대한기여분을고려한다 낮은전압모선의경우겨울부하시 이하의경우 당 의단락전류기여분을고려하고 이상의경우 당 의단락전류기여분을고려한다 소형발전기나전동기의 의경우각배전회사가해당데이터를 에제공하고고장용량측면에서검토하도록하고있다 용량산정시 고장전류여유분을고려하며명시되어있지않지만약 정도의여유를둔다 용량을결정하거나고장전류계산법이운영규칙에명시되어있지는않지만 에는포함되어있다 하지만이기준에도해석방법이명시되어있지는않다 또한고장계산시풍력발전기는고려되고있지않으나현재 모델링이진행중에있다 의특징 기준은잉글랜드와웨일즈지방에적용되는방법이다 이기준의특징은고정임피던스법이적용되며기본적으로두개의 대칭단락전류 를계산하여적용하는것이다 의 방법으로 를결정하며최대고장전류를산출하는식은아래와같다

'' -3/( X / R) i i p = 2 I k (1.02+0.98e ) 다 최대차단전류를결정하는계산식은 의식과정확히일치한 또한차단시간에서의대칭차단전류성분은아래수식을통해결정된다 I = b ' '' ' ì ïi k + ( I k - I k ) e í ' ïî I k - t b /40 for tb < t b 120ms ³ 120ms 여기서 의단위 대칭과도고장전류 대칭차과도고장전류식 를살펴보면 대칭차단전류성분을결정하는데있어 와는약간다른방법을적용하고있다는것을알수있다 이방법은차과도리액턴스를이용하여구성된네트워크에대한해석을수행하여고장점에서의 값을구하고 과도리액턴스를이용하여구성된네트워크에대한해석을다시수행하여 값을구한뒤해당점의 의차단시간을고려하여대칭차단전류값을구하는방법이다 성분과차단전류의최대값을결정하는수식은아래두식과같다 '' é -2p ft ù b i dc = 2I k exp ê ú ë ( X / R ) b û ib = 2Ib + idc 여기서 차단전류의최대값

식 으로결정되는 감쇠성분은 의것과일치한다 다음으로비대칭차단전류의 값을구할때에는 및 을적용하여구한다 2 2 iab = Ib + idc 여기서 비대칭차단전류의 값 나 프랑스 프랑스 는기본적으로 를적용하고있다 년 월 일 프랑스 에명시되어있다 기존에는고려하지않았지만 에서는새로운발전기가투입될때 고장전류측면의계통검토시 에따를것을명시했다 또한 는새로운발전기가투입될때 현재계통에투입된 용량을고려하여투입된모선과전압수준을결정해야한다 계통의전압수준별 용량은아래표와같다 계통의전압수준별 용량

m ax 신규발전기의계통투입시검토하는경우적용하는전압수준별전압보정계수 값은아래표와같다 이값은 에서명시된전압보정계수의값과다르게설정되어있다 전압수준별전압보정계수 의 변압기를제외한모든변압기의탭수준을평균값을적용하여계산한다 변압기의경우 계통검토의조건을그대로적용한다 회전기리액턴스의경우 차단시점이차과도영역을벗어나는시점에동작하는것을가정해서 축불포화과도리액턴스 적용한다 또한새로운설비가투입되는 에서전

기적으로가까운발전기의경우 에따라차과도리액턴스가적용된다 프랑스어번역 용량결정시에 는고장전류여유를고려하지않으며소형발전기나전동기의경우 획득가능한모두를고려한다 즉 해당모선에접속하는모든직수용가발전기를고려한다 구축시해당데이터를직수용가로부터획득한다 그리고고장전류수준을저감하기위해모선분리및 을모두고려한다 다 영국 와프랑스 사의고장전류계산기준비교위의영국 와프랑스 사의고장전류계산기준을정리 비교한내용은표 와같이간략하게정리할수있다 영국 의경우에는 를기반으로한 를적용하고있으며프랑스 는 적용을명시하고있으나전압보정계수 를약간변형하여사용하고있다 두전력사모두고장점과발전기와의전기적거리에따라다른발전기리액턴스값을적용하고있다 조류해를기반한고장해석법을적용하고있으며 분기효과의경우영국 의경우보다까다롭게이를고장해석에적용하고있다 영국 의경우 분기효과를고려하므로 용량결정시여유 의개념을적용하고있으며 소형발전기전동기는대규모계통해석시에는 이상을고려하고있다 프랑스 는소형발전기전동기는되도록모든회전기를고려하고있으며 이와관련된 제공주체는영국 는배전회사 프랑스 는발전기투입주체에해당하였다

국 와프랑스 사의고장전류계산기준정리 기준 기반 명시 변형 고장계산패키지 모듈자체개발패키지 감쇠모두고려모두고려 회전기리액턴스 포화차과도리액턴스 불포화차과도리액턴스 비포화과도리액턴스 포화차과도리액턴스 조류해적용적용함적용함 분기효과고려고려하지않음 용량결정시 여유고려 소형 발전기 전동기 제공주체 이상 배전망검토시고려 배전사 되도록모든회전기 고려 신규발전기투입주체

제 장 분석 국내적용고장계산기준항목수립및 국내고장계산해석방법 본장에서는먼저국내고장계산해석에적용하고있는 패키지에대한고장계산모듈및그해석결과를간략하게설명하고자한다 에포함된고장해석기능은 와 등이계통해석에적용되고있다 는모든모선고장에대해표준고장을자동적으로계산하며 고장전류성분을고려하지않으며차과도대칭전류 와고장점에서의등가임피던스정보만을제공한다 는다중고장에대해서해석가능하며선로중간에발생된고장을해석할수있는인라인슬라이더기능을포함하고있다 는고장상태에서의발전기의자속쇄교수에대한동특성을고려한고장해석법으로서발전기동특성에대한추가적인데이터의입력이요구된다 의주된목적은고장중차단기동작시경험하는차단전류를보다정확하게결정하는데목적이있으며 고장점에서의각발전기에서의초기 조건으로등가적으로결정되는테브난임피던스의 비를이용하여차단기동작시 고장전류의감쇠성분및대칭고장전류성분을함께고려하여차단전류를결정한다 기능은 에따른고장해석을수행하는기능이다 발전기근단의경우초기대칭고장전류성분중계통에투입된회전기에의한기여성분을구하고이에대한시변특성을등가적으로고려하여차단전류를결정하는방법을적용하고있으며 동기발전기와전동기의경우를나누어다른감쇠파라미터를적용하고있다 고장점에서의 비를결정하는데있어적용되는방법중 는기본주파수성분을적용했을때고장점에서계통을바로보았을때결정되는테브난임피던스를적용하나이를보정하기위하여 의보정계수를곱하여최대단락전류를결정

한다 는등가주파수 시스템의경우를적용하여결정된등가임피던스 를이용하여최대단락전류및 성분을결정하는방법이다 다음표에서 에서제공하는고장계산기능의각항목별특징을설명하고있다 표 에서제공하는고장계산기능비교

가 국내계통운영과계획단계에서의고장전류계산방법현재국내계통운영및계획단계에서의고장전류계산은약간다른방식을적용하고있다 현재국내에서의고장계산법은고전적인 기법에기반하고있으며 이를위해이용하고있는고장계산패키지는모두 의 기능이다 또한계통에투입되어있는회전기리액턴스값은포화차과도리액턴스를적용하고있다 그리고계통운영시나타날수있는다양한발전력패턴 패턴을고려하기위하여 계통에투입되어있는전발전기를투입하거나 한지역에대한해석을집중적으로수행할때는해당지역발전력을모두투입하여고장전류측면에서가장심각한경우에대하여대칭 고장전류를결정한다 이방법으로결정된대칭고장전류성분은실제계통고장발생시어느정도의여유를확보하고있는것으로간주될수있다 고장해석측면에서 계획및운영단계에서적용하는계산법의차이는 패키지의 옵션을적용하는지여부에의한것이가장크다 표 는계통운영및계획단계에서의고장전류계산법의특징을간략하게설명하고있다

기능의특징및적용시문제점여기에서는계획및운영단계에서적용하는고장계산법의가장큰차이에해당하는 적용시의특징과문제점을간략하게설명하고자한다 에서 기능은고전적인모델을고려한고장해석을사용하는기능으로다음과같은옵션들을포함하고있다 옵션에서는모든모선전압크기를 값으로지정하고위상각도를 도로설정한다 옵션도마찬가지로모든모선전압크기를 값으로지정하고위상각도를 으로설정하며 전력과전류그리고부하어드미턴스는정상 역상 영상시퀀스에서 으로설정한다 발전기출력또한 으로설정하며 설비와 선로는제거한다 변압기상이동각 또한 으로설정하며 모든변압기임피던스는공칭값으로설정된다 선택사항으로변압기의탭비

는 으로설정할수있으며발전기 변압기모델에도적용된다 선로의 은정상 역상 영상시퀀스네트워크에대하여 으로설정할수있다 을 로지정할경우 정상 역상 영상시퀀스네트워크에대하여고정모선션트 와변경가능한모선션트 를 으로설정하며 정상과역상시퀀스네트워크에서선로션트 와자화어드미턴스 를 으로설정한다 을 로지정할경우 정상 역상 영상시퀀스네트워크에서고정모선션트 변경가능한모선션트 선로션트 자화어드미턴스성분들을 으로설정하며 정상 역상 영상시퀀스네트워크에서모선션트부하 를 으로설정한다 옵션은 기준계산을수행하는 기능에적용되는옵션이다 이옵션을적용할경우 처음지정되어있는모선전압을지정하거나모든모선의전압크기를운영자가지정할수있고위상각도는모두 으로설정한다 전력과전류그리고부하어드미턴스는 으로설정한다 모든발전기는유효전력이 이거나음수이기때문에유효전력과무효전력은 으로설정한다 모든발전기는유효전력이양수일때는무효전력을변경하지말고사용하거나주어진유효전력과지정된역률을가지고무효전력을설정한다 설비와 선로는제거한다 변압기변압기상이동각또한 으로설정하며 모든변압기임피던스는공칭값으로설정된다 선택사항으로변압기의권수비를 로설정가능하며발전기 변압기모델에도적용된다 선로 은 으로설정하며 션트성분 와변압기의자화어드미턴스는 으로설정되어있다 운영자가정상 역상 영상시퀀스네트워크에서고정모선션트와선로연결션트를 으로설정하거나정상시퀀스의경우만 으로설정을결정할수있다 또한정상 역상 영상시퀀스네트워크에서변경가능한션트성분을 으로설정한다 모든모선전압크기를지정하거나조류해와같은전압을선택할수있다 발전기역률을지정하거나발전기 를변경되지않도록선택할수

있다 그림 은 적용할경우에대한고장계산예를나타내고있다 이경우는고장전상태를 상태를이용하며고장전류를고려하지않는다 그림 는 옵션을적용하지않았을경우 즉고장전의운전점을부하전류가공급되고있는상태의것을이용한경우에서고장해석을수행하는예를각각나타내고있다 이두그림에서도알수있듯이 적용시에는모든발전기의내부전압크기를 로만들고위상의각도는 으로지정하며부하전류및부하를등가임피던스로고려하지않고해석을수행한다 옵션을적용하지않을경우 부하전류를고려하므로발전기내부전압 이 보다큰값이라는것을알수있다 매뉴얼에서는 옵션적용을권장하고있지않다 만약고장전상태를 조건을이용하는간략화된방법을적용할경우 실제의경우를추정하기위해계산된고장전류에 배를취할것을권장하고있다

나 의고장해석기능비교 시험계통 적용다음의표 는시퀀스데이터를포함한완벽한 가구축되어있는간략한 모선시험계통을적용하여 에서의고장전류해석기능에해당하는 와 옵션적용 이네가지모드에대한해당계통의선택된모선에대하여 상단락고장을적용했을때얻은고장전류결과를비교하였다 는전력조류해의조건으로부터등가부하임피던스를적용한것이며 옵션적용은고전적인고장전류해석법에기초한방법에해당한다 는기본적으로초기대칭고장전류 성분만을제공하므로 초기 성분의크기가대칭성분의최대값과같다는가장보수적인조건을고려하여여기에 을곱한근사화된방법을적용했을때의결과를나타내고있다 단위는 값이다

실계통 적용표 에서 국내의실계통 를적용하여 에서 에서의고장전류해석기능에해당하는 와 옵션적용 이다섯가지모드에대한해당계통의선택된모선에대하여 상단락고장을적용했을때얻은고장전류결과를비교하였다 단위는 값이다 그림 에서표 의결과를도식적으로나타내고있다 이그림으로부터선택된고장개소에대한고장전류의경우 기법을적용할경우대부분의위치에서가장큰고장전류값을나타내고있다는것을알수있다 다음으로큰고장전류값을나타내는고장계산법은 로 외의다른고장해석법의결과보다는항상큰값을나타내고있음을알수있다 발전단지인접모선외의개소의경우 옵션적용 보다 조류해적용의결과가일반적으로약간큰고장전류값을나타내고있으며 발전단지의경우가끔 옵션적용 결과가큰경우가존재한다 가장낮은값을나타내는방법은 기능이다

실제측정된고장전류비교그림 와그림 는 년 월 일 에여수산업단지부근모선에해당하는용성모선에서발생된 상고장적용시실제측정된고장전류의파형을나타내고있다 이고장시측정된고장전류의값이상당히높게나타나모선고장전류해석을수행하여결정한 의용량에존재할것이라고예상했던여유 가실제존재하지않을수있다는것을알려준사례이다

다음의표 와표 은실제측정된고장전류와 의고장전류해석법중 가지 방법을적용한결과를비교하였다 단위는 이다 이해석을위하여본연구에서는해당시점의계통 를구축하고투입된발전기의포화차과도리액턴스값을시퀀스데이터로적용하여 고장계산기능들을수행하였다 의경우다이나믹 가추가적으로필요하여본비교에서는제외하였다 위의두표로부터비교해석결과를다음과같이정리할수있다

국내고장전류계산기준결정시고려요소 표 에서설명하고있는 년 월 일에발생된용성모선고장으로부터직수용가에투입된다수의소형동기기에의하여저전압측으로부터의유입되어올라오는고장전류성분을고려할필요가있음을알수있다 따라서이와같이특수한상황에있는모선의경우소형동기발전기전동기를고려하기위하여등가리액턴스의적용하여 를구축할필요가있다 그러나 확립이어려운문제점이존재한다 본연구에서는등가리액턴스적용시고장계산해석결과를얻기위하여계통보호팀 에포함되어있는추가된발전기들을고려하여 를구성하고해석을수행하였다

그림 분기효과의설명

가 직수용가소형동기발전기의고려직수용가의다수의소형동기기의투입에의하여직수용가측으로부터상당한크기의고장전류가주입된다 실제여수말단용성에서상당히큰고장전류가나타났으며 이로부터산단지역구내설비동기기도실제적으로고장전류에상당한영향을미칠수있다는것을알수있다 소형동기발전기적용다음의전력거래소계통운영팀이사용하고있는실계통 에아직없는발전기데이터를계통보호팀 에서데이터를가져와실계통 에약 개의발전기데이터를추가한후계산하였다 다음의표 에서와같이상당히소형동기발전기적용시비교하였으며 표 은소형동기발전기추가데이터적용전과적용후차이를비교하였다

이결과로알수있듯이소형동기발전기적용시에고장전류가증가하며 보다실제계통에서의발생된현상에근접해가는것을알수있다 따라서소형동기발전기에대해서보다명확한 를구축하여야고장전류를산정하여저압측으로부터유입되는고장전류성분을고려한고장해석이가능하다 나 감쇠전류성분고려 를적용했을때얻을수있는 비를적용하여 감쇠성분을검토한결과 전류성분이국내차단시간 에서어느정도이상존재하고있는모선이존재한다는것을알수있었다 아래그림들은우리나라실계통 를사용하여 를적용했을때얻을수있는 비를그래프로나타고있다 국내차단시간

이지나도 전류성분이존재하는모선의경우 해당 비의값이 이상되어야한다 그림 은 및 기능을사용하여 비를그래프로나타냈다 단 기능은부하없이계산하므로 비가상당히크게나온다는것을알수있다 마찬가지로그림 와 은 모선과 모선을조사하였으며 초고압측모선에서대부분상당히큰 비가나타나는것을알수있다 또한상당히큰 비가나타나는곳은 전류성분이국내차단기준시간 에서어느정도존재하고있다는사실을알수있다

그림 은 기능을사용하여얻을수있는 비를그래프로나타냈다 단 앞에서말했듯이 기능은부하없이계산하므로 비가상당히크게나오기때문에 여기에서는 기능의 비만을가지고조사하였다 다음의그림 는 모선에서 비의최고값과최소값 평균값의 전류성분이어느시점까지사라지지않는지를나타내며 비 은 는 는 이다 이결과로알수있듯이몇모선의경우 국내차단시간 이지나더라도어느정도의

전류성분이남아있다는것을알수있다

다 발전기차과도포화불포화리액턴스고려다음으로발전기차과도포화및불포화리액턴스적용에따른전체 상단락전류결과의변화에대하여알아보고자한다 그림 은차과도포화와차과도불포화리액턴스를적용하였을때고장전류의크기를비교한것이다 위그림에서설명하고있는바와같이 포화와불포화리액턴스를적용시고장전류크기를비교한결과 포화리액턴스를적용한경우가보다높은고장전류를나타내고있음을알수있다 또한인접모선에발전기가있는경우에는포화를적용시에상당히큰차이를보이는것을알수있었다 표 은상당히큰차이를보이는고장지점들을모아나타냈으며 이들모선의경우 고장지점인접모선에대규모의발전단지가위치해있었다

앞에서언급하였듯이영국 의기준은고장계산시발전기리액턴스는상당한크기의리액턴스를갖는 변압기를통해고장네트워크에연계된경우는비포화차과도리액턴스를적용하고 고장네트워크에직접연계된경우 포화차과도리액턴스를적용한다 프랑스 의경우는고장점으로부터해당발전기까지의전기적거리가짧은경우

에서적용하고있는포화차과도리액턴스를적용하며 전기적거리가긴경우 불포화과도리액턴스를적용하고있다 는포화차과도리액턴스를적용하는것을권장하고있다 그림 와표 에서도알수있는바와같이 포화차과도리액턴스를적용한경우가더큰고장전류를얻게되며 불포화차과도리액턴스를적용한경우는포화차과도리액턴스를적용한경우보다적은고장전류를나타내게된다 또한이론적으로고장상태에서의고장점주변의발전기에서주입되는전류의크기가정상상태에비하여상당히크므로포화값을적용할필요가있다 그림 에서와같이발전기주변에서고장이발생되는경우상당히큰고장전류를경험할때의발전기를표현하는내부리액턴스값은포화값을이용하는것이보다타당하다

라 분기효과고려다음의그림 현재우리나라 및 모선에서일부사용하고있는 차단방식을나타내고있다 이방식을적용할때 각차단기의차단용량을줄일수있으며 고장전류를절감할수있어국내계통에적용되고있다

그림 차단방식에서 모선만을운전하는경우를나타내고 있으며 그림 차단방식에서 모선만을운전할경우에는 을투입하고 를개방하며 모선운전시 의경우 그림 이경험하는고장전류는한개의저압측모선이며 나머지모든저압측모선에서유입되는고장전류는 가경험하게된다 따라서 모선운선시의경우 분기효과고려전고장전류와비교하여해당모선으로유입되는가장작은고장전류성분의차이를통해분기효과에따른고장전류저감효과를결정할수있다 표 에서분기효과를고려전과후의고장전류의차이를나타내고있다 여기서는 기능을적용하였다 앞에서언급한방법을적용하여저압측모선에서유입되는고장전류가있고부하측보다는발전단인접모선에서유입되는고장전류가더크게작용하므로발전단인접모선을중심으로조사하였다 모선운전을가정하였을때 계통에적용된 모선에서의분기효과적용에따른고장전류저감의표준편차값은 로계산되었다

다음으로 모선및 모선이동시운전되는상황에대하여검토한결과 를설명하고자한다

그림 에서와같이고압측에서는 개의인입선로가있다고가정하였으며 저압인입선로에서는 개가존재한다고한다 또한기본적인전제조건은하나의모선 는완벽한도체이며전류가 를통과하는경우동일한임피던스를경험하게된다는것이다 또한고장에인접한 들이동시에차단된다는가정을하였다 가경험하는전류 경우 전류 경우

전류 경우 본연구에서적용한 경우로가정하여각 가경 험하는고장전류를간략하게계산하는방법은다음과같다 전류 경우 전류 경우 전류 경우

모선및 모선동시운전의경우에대하여 분기효과가가장크게나타나는개소에대하여 분기효과고려전과후의고장전류를비교한그래프이다 표 는분기효과가큰모선에서의고장전류값의차이를나타내고있다 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 I" [A] 분기 Max [A] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 13 14 15 개소 위그림 에서확인할수있듯이분기효과를적용할경우고장전류가 모선만운전하는경우보다낮게결정된다는사실을알수있다 단 분기효과는안전도측면에서생각하면가정한것이기때문에여러가지가정을생각해야하며 매뉴얼에서도나와있듯이 과 가차단되어있다고가정하면 이분기효과고려전에결정된고장전류를경험하게된다 따라서해당모선의 운전조건에따라다르게분기

효과가결정될수있으며 계통계획및운영단계에서는이를가장보수 적으로검토해야될필요성이있다 또한고장발생시인접 들이동시 에차단되지않는경우도발생될수있다는점도숙고할필요가있다

마 운전점 조류해 고려여부국내계통해석에적용하고있는운영과계획단계에서의고장계산방식은현재다르다 계통운영자는단기적인관점에서생각하므로조류계산수렴시킨후 옵션을적용하지않고 기능을적용하여계산하고있다 또한계통운전시고장및유지보수등으로투입되는발전기패턴이다양하게변동될수있어모든발전기를투입한후에운전점을결정하여고장해석에적용하고있다 그러나장기계통계획단계에서는계통운전에대한불확실성이존재하므로부하상태를고려하지않고있으며조류해를

바 시뮬레이션결과분석

제 장고장전류계산을위한데이터구축 현재한국전력공사및한국전력거래소에서전력설비계획검토시고장전류계산모의를위한 파일이실계통운영을위한검토파일과일치하지않아한전및전력거래소에서는 상평형단락전류계산이외의불평형고장에대한모의가불가능하다 특히 운영및계획단계에서국내계통에포함되어있는 권선변압기의변환과정이통일되어있지않아고장전류계산을위해구성된 간에혼선을초래하고있다 현재 상평형또는불평형고장전류계산시에필요한전력계통설비정보중대부분의 권선변압기 는 권선변압기 대로변환하여 에모델링되고있다 권선변압기를 권선변압기로등가화시키기위해서는임의의더미 모선을만들어모델링후 데이터에적용해야한다 그러나이러한 권선변압기의변환과정이통일되어있지않다 따라서계통계획및운용단계에서필수적으로수행하고있는고장전류계산결과의일치를위하여 데이터의 통일및구축작업이절실히필요한상황이다 또한 통일및구축작업시발전기차과도리액턴스와선로의영상및역상 데이터의 화작업이필요하다 고장전류계산관련 데이터의통일및구축을위하여한국전력거래소계통기술팀에서제공한 년여름철 에 년전력계통설비정수종합표이하종합표로표기함에기재되어있는 권선변압기데이터 발전기 데이터와한국전력거래소계통보호팀에서제공한선로의영상분및역상분 데이터를관련된 를구축하였다 본장은다음과같이구성되어있다 종합표에기재되어있는데이터를기준으로해당발변전소의 권선변압기를모델링하였고 발전기의차과도리액턴스 선로의 와

데이터를 에입력하였다 구축된 의정확도를확인하 기위하여계통보호팀 와의 선지락고장전류값을비교 검증을 수행하였다 권선변압기모델링 에 권선변압기 대로모델링되어있는 권선변압기를종합표에서제공하는 권선변압기데이터를이용하여 를수정하였다 권선변압기모델링을위한 는그림 과같다 그림 권선변압기모델링을위한

권선변압기모델링방법은성동변전소에있는 권선변압기를예로 들어설명하기로한다 가 모선생성 프로그램을실행한후 창에서모선번호 번 인성동 모선을찾는다 성동 데이터를 후모선번호 이름및 를수 정한다 모선번호는 급모선번호끝에 을붙인다 모선번호 가 인성동 모선이생성되어진다 그림 모선생성 나 권선변압기정보입력 에서성동변전소의 및 모선번호와 그리고해당변압기이름을입력하여변압기를생성한다

그림 권선변압기모선번호 모선이름 및이름입력 권선변압기입력정보중 및 는다음과같이선택한다 그림 는 매뉴얼에기재되어있는 에대한설명을나타낸것이다

그림 매뉴얼 및 그림 와같이종합표에기재되어있는변압기 데이 터및기준용량 을 에입력한다 권선변압기의 및 를종합표및기존 를참조하여 값을선택한다 그림 은변압기결선코드를나타낸것이다 발전소 인경우는종합표에나와있는변압기결선정보를이용하여 에적용한다

그림 권선변압기 및기준용량 입력 그림 권선변압기 및 코드 다 권선변압기정보입력 에서변압기 및 등종합표에서제공하는데이터를 에입력한다

그림 및 모델링라 기타 에는변압기정보가있으나 종합표에는데이터가없는신규변압기는 에있는 권선변압기 대정보를이용하여 권선변압기로모델링하여데이터를입력하였다 그림 에서는신김포변전소에있는등가적인 권선변압기를 권선변압기로모델링한결과를보여준다 권선변압기의모델링작업중 내데이터부족과변압기 의상이 및 모선번호부여등과같은통일안작업은주관기관실무책임자와의협의를통해업무를진행하였다 예를들어 종합표와 내의 가상이한것은 를기준으로하였으며 발변전소내에 개이상의변압기가있을시 로구분하였다 그림 권선변압기 대로 권선변압기모델링

발전기 데이터입력 현재고장전류계산을위한데이터구축을위해사용되는 는한국전력거래소계통기술팀에서제공한 년여름철 로서발전기 데이터가없다 이에종합표에있는한수원 개발전사 수자원공사 한전및기타발전회사의발전기 데이터를이용하여 에입력하였다 발전기 데이터를입력하기위한 는그림 와같으며 발전기 데이터입력방법은 고리 발전기를예로들어설명하기로한다 그림 발전기 데이터입력 가 발전기선택및 데이터입력 프로그램을실행한후 창에서 고리 발 전기를찾고기준용량 을확인한다

종합표와 에있는기준용량이상이할경우종합표에있는용량을기준으로하여리액턴스값을수정한다 그림 은 고리 발전기에 데이터입력을나타낸것이다 에서발전기리액턴스는 를기준으로한 임피던스값이다 나 기타 를구축할때필요한발전기 데이터는종합표를기본으로하여데이터를입력하였으며 데이터입력시부족한정보는한국전력거래소계통기술팀에요청하여최신데이터를회신받아 를 하였다 그림 발전기 데이터모델링

선로 데이터입력 현재사용되고있는 에는발전기 데이터와마찬가지로선로 데이터가입력되어있지않다 이에한국전력거래소계통보호팀에서사용하고있는 에있는선로 데이터를이용하여 를구축하였다 구축시주의해야할사항은다음과같다 한국전력거래소계통기술팀 와계통보호팀 의계 통 가상이하기때문에 및 선로명뿐만아니라선로 이름이같은지를자세히확인한후데이터입력 선로 데이터를 에입력하는방법은다음과같다 한국전력거래소계통보호팀 의 에서 및 데이터를현재구축중인 에입력 데이터를적용한 검증 권선변압기 발전기 및선로 데이터를적용한 의정확도를검증하였으며 검증방법은다음과같다 구축된 와계통보호팀 를이용하여모든모선에 선지락고장전류계산실시 선지락고장전류계산조건 고장해석법

그림 은고장전류계산조건중 에대한설명을나타낸것이다 표 은계통의모든모선에 선지락고장계산을실시하고 및 모선중일부모선에서의고장전류결과치와오차를나타낸것이 다 표 에서나타난오차는비교대상인 간의상이한 와발전기 로인하여발생한것이다

그림 매뉴얼 중

표 선지락고장계산결과비교 고장전류 선지락 계통보호팀 오차 고리 광양제철 군산 당진 당진 동해 무주 보령 산청 삼천포 서안성 선산 신고리 신고성 신김제 신김포 신김해 신남원 신당진 신마산 신서산 신서산 신안성 신안성

표 선지락고장계산결과비교 계속 고장전류 선지락 계통보호팀 오차 신양양 신영일 신옥천 신온양 신월성 신탕정 아산 아산 양양 여수 영광 영광 영광 예천 울주 월성 월성 청송 청양 청양 태안 태안 평택 화성

참고문헌