KR20080112019A

KR20080112019A - 지중송전케이블의 접지구조

Info

Publication number: KR20080112019A
Application number: KR1020070060703A
Authority: KR
Inventors: 하체웅; 한성흠
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2008-12-24
Also published as: KR100889929B1

Abstract

본 발명은 지중 송전선로의 편단 접지 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편단 접지를 적용한 선로에 리액터로된 시스 순환전류 저감장치를 사용하여 변형된 크로스본드 접지를 구성함으로써, 정상상태에서 시스 순환전류를 최소화시키고, 사고시 사고 전압을 최소화시켜 사고전류가 원활히 흐르도록 하여 계통을 안정화시키는 접지구조 및 그 방법에 관한 것이다.

지중 송전 케이블, 크로스본드, 편단, 접지, 시스 순환전류, 사고전류

Description

지중송전케이블의 접지구조 및 편단 접지구간의 안정화 방법{Structure and method for one side earth section of under ground cables}

도 1은 종래의 크로스본드 접지만을 갖는 송전선로구간의 개략도

도 2는 종래의 편단 접지를 포함하는 송전선로구간의 개략도

도 3은 종래의 편단 접지를 포함하는 송전선로 케이블의 접속형태를 도시한 개략도

도 4는 종래의 편단 접지를 갖는 송전선로구간의 회로도

도 5는 본 발명의 변형된 크로스본드 접지를 포함하는 송전선로 케이블의 접속형태를 도시한 개략도

도 6은 본 발명의 변형된 크로스본드 접지를 포함하는 송전선로구간의 회로도

도 7은 본 발명의 시스 순환전류 저감장치의 측면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1:접지 2:크로스본드 접지

4:케이블 헤드 5:케이블

5-1:케이블 도체 5-2:케이블 시스

6:리드선 8:보통 접속함

9:절연 접속함 20:시스 순환전류 저감장치

20-1:동부스 20-2:철심

20-3:코일

Is, Is1, Is2, Is3, Is4:시스 순환전류

최근 산업경제 및 국민생활의 급격한 성장으로 전력수요는 해마다 증가하고 있으며 인구 지중현상에 따른 대도시의 전력수요가 급격히 높아짐에 따라 기존의 가공송전선로에 의해 전력을 공급하던 방식에서 도시환경과 미관을 조화롭게 이룰 수 있는 방식의 지중송전선이 확대되고 있는 실정이다.

일반적으로 지중송전선로를 이용하여 장거리에 전력전송을 하기 위해서는 케이블 시스를 일정구간마다 절단하여 분리하지 않으면 도체전류에 의한 유기전압이 상시 유기되어 선로 전체에 걸쳐 시스전류가 증대되어 자칫 점검원의 감전사고나 케이블 열화 및 설비고장의 원인이 되며, 과다하게 발생된 시스 순환전류는 전력전송측면에서 송전용량을 저하시키는 원인이 된다.

이를 위해 양단 접지, 편단 접지, 직접 접지 및 크로스본드 접지방식 등에 의한 접지방식을 다양하게 조합하여 케이블의 일정구간마다 사용함으로써 시스 유기전압을 감소시키고 있다. 특히, 시스 접지방식 중 각 상의 시스를 일정 구간마다 연가한 후 접지하는 크로스본드 접지방식은 시스전압을 낮추고 시스전류에 의한 손실을 감소시키며 고장시의 고장전류의 귀환 경로를 제공할 뿐만 아니라 단락시 단락전류에 의해 유기되는 과전압을 효과적으로 차폐할 수 있어 장거리 선로에 가장 많이 채용되고 있다.

그러나, 현장여건상 크로스본드 접지방식이 여의치 않을 때는 통상적으로 크로스본드 접지방법과 함께 케이블 헤드(4)쪽에 가장 가까운 접속함에 일 단부가 접지되고 다른 단부가 개방되는 편단 접지방법을 도 2에 도시한 바와 같이 혼용하여 사용하고 있다.

이하, 도면을 참조하여 지중송전선로, 크로스본드 접지와 편단 접지의 구조 를 설명한다.

도 1은 종래의 크로스본드 접지만을 갖는 송전선로구간의 개략도이고, 도 2는 종래의 편단 접지를 포함하는 송전선로구간의 개략도이며, 도 3은 종래의 편단 접지를 포함하는 송전선로 케이블의 접속형태를 도시한 개략도이고, 도 4는 종래의 편단 접지를 갖는 송전선로구간의 회로도이다.

먼저, 지중송전선로는 도체, 절연체, 시스, 방식층으로 형성되어 전력을 공급하는 케이블(5)과, 상기 케이블 전체를 여러 개의 소구간으로 구분하고, 구분한 소구간의 케이블(5)을 양쪽으로 분리하여 케이블 도체(5-1)는 도체(5-1)끼리, 케이블 시스(5-2)는 시스(5-2)끼리 연결하는 보통접속함(8)(NJ:Normal Joint)과, 상기 구분한 소구간의 케이블(5)을 양쪽으로 분리하여 케이블 도체(5-1)는 도체(5-1)끼리 연결하고 케이블 시스(5-2)는 연결하지 않은 상태로 절연하여 외부로 인출하는 절연접속함(9)(IJ:Insulation Joint)으로 구성된다.

그리고, 크로스본드 접지는 지중송전케이블(5)에 보통접속함(8)-절연접속함(9)-절연접속함(9)-보통접속함(8) 순서로 배열하고, 보통접속함(8)은 직접접지방식을 사용하며, 각각의 절연접속함(9)은 인출된 케이블 시스(5-2)를 다른 상의 케이블 시스(5-2)와 순차적으로 교차결선(Crossbonding)하여 형성된다.

그리고, 편단 접지는 지중송전케이블(5)에 보통접속함(8)-절연접속함(9)-케이블 헤드(4) 순서로 배열하고, 절연접속함(9)은 케이블 시스(5-2)를 개방하며, 보통접속함(8)과 케이블 헤드(4)는 직접 접지한다.

이와 같이 구성된 지중송전선로구간의 시스 순환전류(Is)의 흐름을 도 4를 참조하여 설명한다.

먼저, 크로스본드 접지(2)구간의 시스 순환전류(Is)는 케이블(5) 1에 유기된 시스 순환전류(Is1)가 시스 회로에 의해 케이블(5) 2의 절연접속함(9)을 지나서 케이블(5) 3의 보통접속함(8)을 통해 대지로 흐르고, 케이블(5) 2에서 유기된 시스 순환전류(Is2)는 시스 회로에 의해 케이블(5) 3의 절연접속함(9)을 지나서 케이블(5) 1의 보통접속함(8)을 통해 대지로 흐르며, 케이블(5) 3에서 유기된 시스 순환전류(Is3)는 시스 회로에 의해 케이블(5) 1의 절연접속함(9)을 지나서 케이블(5) 2의 보통접속함(8)을 통해 대지로 흐른다.

그러나, 편단 접지구간에서는 누설전류만이 양쪽 접지(1)로 흐를 뿐이며 시스 순환전류(Is)는 흐르지 않는다.

즉, 크로스본드 접지구간에는 케이블 도체(5-1)에 전류가 흐르면 시스(5-2)는 마치 변압기의 2차측과 같이 전자유도현상에 의하여 도체(5-1)에 흐르는 전류의 크기에 비례하여 시스(5-2)에 전압이 유기되고 이때 접지에 의해 시스회로가 폐회 로를 형성하면 시스 순환전류(Is)가 흐르게 되지만, 편단 접지구간에는 케이블(5) 양쪽의 케이블 시스(5-2)가 오픈되어 있기 때문에 시스 회로를 형성하지 못해 시스 전류가 흐르지 못하게 된다.

따라서, 상기와 같이 편단 접지를 사용할 경우 가공송전선로에 침입한 지락 및 단락 사고에 의하여 편단 접지 지점에 과도한 전위상승이 발생함에 따라 절연통(방식층) 보호장치, 케이블(5) 및 접속함의 열화로 화재가 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 편단 접지에 시스 회로를 구성하여 사고시에 사고전류가 흐를 수 있도록 하여 사고시에 편단 접지 계통을 안정화시키는 지중송전케이블의 접지구조 및 편단 접지구간의 안정화 방법을 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 본 발명은 지중송전케이블에 편단 접지를 적용한 선로에 있어서, 지중송전케이블을 양쪽으로 분리하는 절연접속함으로부터 인출된 케이블 시스를 다른 상의 케이블 시스와 순차적으로 교차결선(Crossbonding)하여 변형된 크로스 접지구조를 형성하고, 각 절연접속함의 시스 회로에 리액터로 된 시스 순환전류 저감장치를 직렬로 삽입하여 구성함을 특징으로 하는 지중송전케이블의 접지구조를 제공함 에 그 목적이 달성된다.

그리고, 본 발명은 지중송전케이블에서 편단 접지계통의 안정화 방법에 있어서, 리액터로 된 시스 순환전류 저감장치를 시스 회로에 적용하여 정상상태에서는 고 임피던스 특성에 의해 순환전류를 저감하고, 지락 및 단락 사고시에는 리액터의 포화특성을 이용한 저 임피던스 특성으로 사고 전류가 흐를 수 있도록 하는 편단 접지구간의 안정화 방법을 제공함에 또 다른 목적이 달성된다.

본 발명의 변형된 크로스본드 접지구조는 도 5에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.

본 발명은 지중 송전 케이블(5) 선로에서 크로스본드 접지(2)구성이 불가능한 경우에 편단 접지보다 계통을 안정화시켜주는 변형된 크로스본드 접지구조를 제공하기 위한 것임으로, 크로스본드 접지에 관한 구성은 종래기술의 설명으로 대신하고 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

이하, 본 발명의 목적 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

우선, 도 5는 본 발명의 변형된 크로스본드 접지를 포함하는 송전선로 케이블(5)의 접속형태를 도시한 개략도이고, 도 6은 본 발명의 변형된 크로스본드 접지를 포함하는 송전선로구간의 회로도이며, 도 7은 본 발명의 시스 순환전류 저감장치(20)의 측면도이다.

먼저, 도체, 절연체, 시스, 방식층으로 형성되어 전력을 공급하는 케이블(5)과; 상기 케이블(5)을 분리하여 양쪽의 케이블 도체(5-1)와 도체(5-1) 그리고, 케이블 시스(5-2)와 시스(5-2)를 서로 연결하는 보통접속함(8)(NJ:Normal Joint)과; 상기 케이블(5)을 분리하여 양쪽의 케이블 도체(5-1)와 도체(5-1)를 서로 연결하고 양쪽의 케이블 시스(5-2)는 연결하지 않은 상태에서 외부로 인출하는 절연접속함(9)(IJ:Insulation Joint)과; 상기 절연접속함(9)에서 인출된 케이블 시스(5-2)를 다른 상의 케이블 시스(5-2)와 순차적으로 교차하여 결선하는 리드선(6); 및 상기 리드선(6)에 직렬연결되어 시스 순환전류(Is)의 흐름을 최소화시키고, 유기전압을 낮춰주는 시스 순환전류 저감장치(20)로 구성된다.

상기 시스 순환전류 저감장치(20)는 정상상태에서는 고 임피던스 특성에 의 하여 순환전류를 저감하고, 사고시에는 리액터의 포화 특성을 이용한 저 임피던스 특성으로 사고 전류가 흐를 수 있도록 철심(20-2)에 코일(20-3)을 감아 구성하고, 서로 다른 상의 케이블 시스(5-2)를 연결하는 리드선(6)에 동부스(20-1)를 연결하여 구성한다.

상기와 같이 구성된 변형된 크로스본드 접지의 구조는 크로스본드 접지구성이 불가능한 구간에 도 5에서 보이는 바와 같은 구조로 형성한다.

보다 상세히 설명하면, 케이블 헤드(4)에 가까운 쪽에 하나의 절연접속함(9)과 하나의 보통접속함(8)을 차례로 설치하고, 각 케이블(5)에 설치된 절연접속함(9)에서 인출된 케이블 시스(5-2)를 다른 상의 절연접속함(9)에서 인출된 케이블 시스(5-2)와 교차하도록 리드선(6)으로 서로 연결하여 변형된 크로스본드 접지구조를 형성한다.

여기서, 상기 변형된 크로스본드 접지구조는 종래의 편단 접지구조에 비해서 시스 유기전압이 많이 낮아 지지만, 시스 순환전류(Is)는 급격히 증가하여 부하전류 대비 약 60~90%의 순환전류가 흐르게 되어 많은 손실을 야기하는바, 본 발명에서는 이를 해결하기 위해서 리액터로 된 시스 순환전류 저감장치(20)를 리드선(6)에 설치한다.

따라서, 종래의 편단 접지나 편단접지가 예정되어 있는 선로에 변형된 크로스본드 접지구조로 시스 회로를 형성하고 여기에 시스 순환전류 저감장치(20)를 설치함으로써, 정상상태에서는 시스 순환전류 저감장치(20)의 리액터가 고 임피던스 역할을 하여 시스 순환전류(Is)의 흐름을 최소화시키고, 단락 및 지락 사고시 리액터가 저 저항 역할을 하여 시스 유기전압을 낮춰 사고 전류가 흐를 수 있게 됨으로서 사고를 방지하고 안정화시킬 수 있다.

이하 본 발명의 편단 접지 구간에서 상기와 같은 구조로 이루어진 시스 순환전류(Is)의 흐름을 도 6을 참조하여 설명한다.

먼저, 크로스본드 접지구간의 시스 순환전류(Is)는 종래와 동일하게 다른 상으로 이동하며 보통접속함(8)의 접지(1)를 통해 대지로 흐르고, 본 발명의 편단 접지 구간의 시스 순환전류(Is)는 케이블(5) 1에 유기된 시스 순환전류(Is1)가 시스 회로의 시스 순환전류 저감장치(20)에 의해 케이블(5) 2의 접지(1)로 흐르고, 케이블(5) 2에서 유기된 시스 순환전류(Is2)는 시스 회로의 시스 순환전류 저감장치(20)에 의해 케이블(5) 3의 접지(1)로 흐르며, 케이블(5) 3에서 유기된 시스 순환전류(Is3)은 시스 회로의 시스 순환전류 저감장치(20)에 의해 케이블(5) 1의 접지(1)로 흐른다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 편단 접지가 예정되어 있는 선로에 시스 순환전류 저감장치(20)를 사용하여 변형된 크로스본드 접지구조를 구성함으로써, 장상상태에서는 시스 순환전류 저감장치(20)를 최소화시키고, 사고시 사고전류가 원활히 흐를 수 있어, 편단 접지 지점에서 자주 발생하는 방식층 및 절연통 보호장치의 파괴 현상을 방지할 수 있고, 케이블 및 접속함의 열화나 화재를 예방할 수 있어 지락 사고로 인한 막대한 경제적 손실을 미연에 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims

지중송전케이블에 편단 접지를 적용한 선로구조에 있어서, 지중송전케이블을 양쪽으로 분리하는 절연접속함(9)으로부터 인출된 케이블 시스(5-2)를 다른 상의 케이블 시스(5-2)와 순차적으로 교차결선(Crossbonding)하여 변형된 크로스본드 접지구조를 형성하고, 각 절연접속함(9)의 시스 회로에 리액터로된 시스 순환전류 저감장치(20)를 직렬로 삽입하여 구성함을 특징으로 하는 지중송전케이블의 접지구조.
제1항에 있어서,

상기 변형된 크로스본드 접지구조는 도체, 절연체, 시스, 방식층으로 형성되어 전력을 공급하는 케이블(5)과; 상기 케이블(5)을 분리하여 양쪽의 케이블 도체(5-1)와 도체(5-1) 그리고, 케이블 시스(5-2)와 시스(5-2)를 서로 연결하는 보통접속함(8)(NJ:Normal Joint)과; 상기 케이블(5)을 분리하여 양쪽의 케이블 도체(5-1)와 도체(5-1)를 서로 연결하고 양쪽의 케이블 시스(5-2)는 연결하지 않은 상태에서 외부로 인출하는 절연접속함(9)(IJ:Insulation Joint); 및 상기 절연접속함(9)에서 인출된 케이블 시스(5-2)를 다른 상의 케이블 시스(5-2)와 순차적으로 교차하여 결선하는 리드선(6)으로 구성함을 특징으로 하는 지중송전케이블의 접지구조.
본 발명은 지중송전케이블에서 편단 접지계통의 안정화 방법에 있어서, 리액터로된 시스 순환전류 저감장치(20)를 시스 회로에 적용하여 정상상태에서는 고 임피던스 특성에 의해 순환전류를 저감하고, 지락 및 단락 사고시에는 리액터의 포화특성을 이용한 저 임피던스 특성으로 사고 전류가 흐를 수 있도록 함을 특징으로 하는 편단 접지구간의 안정화 방법.