KR20140029047A

KR20140029047A - 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치

Info

Publication number: KR20140029047A
Application number: KR1020120096698A
Authority: KR
Inventors: 정채균; 강지원; 장태인; 박흥석
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-10
Also published as: KR102006121B1

Abstract

본 발명은 지중송전계통의 편단접기 구간에서의 과전압 저감 장치에 관한 것으로, 송전 선로의 편단접지 구간에 설치되는 시스전압제한기에 병렬로 접속되어 송전 선로의 시스 간에 흐르는 전류를 검출하는 검출부 및 시스 간에 흐르는 전류가 기준치 이상인 경우에 동작하여 고장 전류의 귀환 경로를 형성하는 바이패스 스위치를 포함한다. 본 발명에 따르면, 구동코일의 여자 특성을 이용하여 지중송전계통의 편단접지 구간에서 고장 전류의 귀환 경로를 확보할 수 있기 때문에 편단접지 구간에서 발생할 수 있는 과전압을 효과적으로 억제할 수 있고, 구동코일의 임피던스 특성에 따라 정상 운전시 송전 손실을 최소화할 수 있다.

Description

지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치{APPARATUS FOR SUPPRESSING OVERVOLTAGE IN SINGLE POINT BOUNDED SECTION OF UNDERGROUND TRANSMISSION SYSTEM}

본 발명은 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동코일의 여자 특성을 이용하여 고장 전류의 귀환 경로를 확보함으로써 편단접지 구간에서 발생할 수 있는 과전압을 억제할 수 있도록 한 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 지중송전계통에서 크로스본드 접지 방식의 적용이 어려운 구간에 편단접지 방식이 부분적으로 적용되고 있다. 이때, 시스전압제한기(SVL; Sheath Voltage Limiter)를 이용하여 편단접지 방식이 적용되는 양단의 시스를 분리시킴으로써 시스순환전류의 상승에 따른 송전 손실을 예방할 수 있다.

도 1은 종래의 지중송전계통 편단접지 방식의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 지중송전계통 편단접지 방식의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 지중송전계통 편단접지 방식은 송전 선로 말단의 소구간 구성에 따라 두 가지 방식으로 구분될 수 있다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 송전 선로의 크로스본드 대구간(CB_LP)이 3개의 연속한 소구간으로 구성되고, 송전 선로의 말단 부분에 2개의 소구간이 존재하여 크로스본드 대구간(CB_LP)의 구성이 불가능한 경우 편단접지 방식이 적용된다.

편단접지 구간(SGP)에서 2개의 소구간 사이의 시스는 시스전압제한기(10)에 의해 분리되고, 좌, 우측에 별도의 시스전압제한기(10)를 시스와 대지 사이에 연결하여 A 지점과 B 지점 간의 전류 흐름 및 B 지점과 C 지점 간의 전류 흐름을 차단하게 된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 송전 선로의 말단 부분에 1개의 소구간이 존재하여 크로스본드 대구간(CB_LP)의 구성이 불가능한 경우에도 편단접지 방식이 적용된다.

크로스본드 대구간(CB_LP)을 구성하는 마지막 시스와 선로 말단의 시스는 시스전압제한기(10)에 의해 분리되고, 별도의 시스전압제한기(10)를 선로 말단의 시스와 대지 사이에 연결하여 E 지점과 F 지점 간의 전류 흐름을 차단한다.

또한, 크로스본드 대구간(CB_LP)을 구성하는 마지막 시스는 공통으로 대지와 접지되므로, D 지점과 E 지점 간에는 정상적으로 회로가 구성된다.

이와 같은 편단접지 방식에 의하면 시스전압제한기(10)에 의해 전류 흐름이 차단되므로 정상운전시 시스순환전류 상승에 의한 송전 손실을 예방할 수 있고, 고주파 서지 발생시 시스전압제한기(10)를 통해 서지 전류가 방전되므로 서지 전압을 억제할 수 있다.

하지만, 이러한 방식에 의하는 경우 지락고장과 같은 상용주파 고장시에는 과전압에 매우 취약하다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 병행지선을 이용하는 방법이 제안되었다.

이는 기존에 포설되어 있는 케이블에 별도의 절연케이블을 추가적으로 포설하는 방식으로, 병행지선을 상도체에 최대한 근접하게 모든 상을 경유할 수 있도록 포설해야 하기 때문에 포설이 쉽지 않으며 시공을 위해 장시간이 소요되는 한계점이 있다.

또한, 관로식으로 포설되어 있는 케이블에서는 빈 관로를 이용해 병행지선을 설치하여야 하는 환경상의 제약 때문에 높은 설치효과를 기대할 수 없으며, 고장이 발생한 상에 따라 과전압 저감의 효과 차이가 크게 발생하여 다양한 고장조건에 적절히 대응하기 어렵다는 한계점이 있다.

한편, 편단접지 구간(SGP)에서 시스를 순차적으로 교차하는 1구간 크로스본드 방식을 채택하고 시스순환전류 저감장치를 이용해 시스순환전류를 저감하는 방식도 제안된 바 있다.

이러한 방식에 의하면 시스순환전류를 저감시킬 수 있지만, 1개의 소구간에서 크로스본드를 채택하여 선로 임피던스의 불균형이 유발되고, 이로 인해 시스 전위가 상승할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 선로 말단에 설치되는 특성상 서지 발생시 그 영향이 가장 많이 미칠 수 있음에도 불구하고 시스순환전류 저감장치의 보호설비가 없어 서지 발생에 충분히 대처할 수 없다는 문제점이 있다.

관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0035557호(2011.04.06 공개, 발명의 명칭 : 송전 선로의 과전압 저감 장치 및 방법)가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 구동코일의 여자 특성을 이용하여 고장 전류의 귀환 경로를 확보함으로써 송전 선로의 편단접지 구간에서 발생할 수 있는 과전압을 효과적으로 억제할 수 있도록 하는 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치는 송전 선로의 편단접지 구간에 설치되는 시스전압제한기에 병렬로 접속되어 상기 송전 선로의 시스 간에 흐르는 전류를 검출하는 검출부; 및 상기 시스 간에 흐르는 전류가 기준치 이상인 경우에 동작하여 고장 전류의 귀환 경로를 형성하는 바이패스 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 바이패스 스위치는 상기 검출부에 병렬로 접속되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 검출부는 저항과 비선형 리액턴스 소자를 포함하는 구동코일인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 구동코일에 흐르는 전류가 상기 기준치 이상인 경우 상기 구동코일이 여자되어 상기 바이패스 스위치를 동작시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 지락고장과 같은 상용주파 고장 발생시 구동코일의 여자 특성을 이용하여 지중송전계통의 편단접지 구간에서 고장 전류의 귀환 경로를 확보할 수 있기 때문에 편단접지 구간에서 발생할 수 있는 과전압을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 편단접지 구간에서 각 상 양단의 시스를 구동코일로 연결하기 때문에 구동코일의 임피던스 특성에 따라 정상 운전시 시스순환전류가 저감되어 송전 손실을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 구동코일을 시스전압제한기에 병렬로 접속하여 고주파 영역의 서지 발생시 접속함을 보호할 수 있으므로 안정적인 계통 구성 및 효율적인 운영에 기여할 수 있다.

또한, 본 발명은 기존의 편단접지 구간에 과전압 저감 장치를 연결하는 방식으로 설계되어 별도의 지선이 요구되지 않으며, 설치가 간편하여 단시간 내에 시공이 가능하다.

도 1은 종래의 지중송전게통 편단접지 방식의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 지중송전계통 편단접지 방식의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치를 적용한 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치를 적용한 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치의 상세한 구성을 도시한 예시도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치를 적용한 일 예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치를 적용한 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치의 상세한 구성을 도시한 예시도이다.

도 3과 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치(20)가 편단접지 구간(SGP)에 적용된 모습이 도시되어 있다.

도 3은 송전 선로의 말단 부분에 2개의 소구간이 존재하여 크로스본드 대구간(CB_LP)의 구성이 불가능한 경우를 나타내고, 도 4는 송전 선로의 말단 부분에 1개의 소구간이 존재하여 크로스본드 대구간(CB_LP)의 구성이 불가능한 경우를 나타낸다. 이에 대한 설명은 도 1과 도 2를 참조하여 전술하였으므로 그 자세한 설명은 생략한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 지중송전게통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치(20)는 2개의 소구간 사이의 시스를 분리하는 시스전압제한기(10)에 병렬로 접속될 수 있다.

또한, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 지중송전게통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치(20)는 크로스본드 대구간(CB_LP)을 구성하는 마지막 시스와 선로 말단의 시스를 분리하는 시스전압제한기(10)에 병렬로 접속될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치(20)는 편단접지 구간(SGP)에 설치된 시스전압제한기(10)에 병렬로 접속되어 고장 발생시 고장 전류의 귀환 경로를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 실시예에서는 도 3과 도 4를 참조하여 송전 선로의 크로스본드 대구간(CB_LP)이 3개의 연속한 소구간으로 구성되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 크로스본드 대구간(CB_LP)을 구성하는 소구간의 개수가 달라지는 경우에도 편단접지 구간(SGP)이 존재한다면 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 지중송전게통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치(20)에 대해 구체적으로 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치(20)는 검출부(21) 및 바이패스 스위치(22)를 포함할 수 있다.

검출부(21)는 시스전압제한기(10)에 병렬로 접속되어 편단접지 구간(SGP)의 시스 양단 간에 흐르는 전류를 검출한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 검출부(21)는 저항(211) 및 비선형 리액턴스 소자(212)를 포함하는 구동코일로 구성될 수 있다. 이때, 저항(211)은 선형 저항 또는 비선형 저항일 수 있다.

이와 같이 검출부(21)가 구동코일로 구성되는 경우, 구동코일에 흐르는 전류가 기준치 이상이면 구동코일이 여자되어 후술할 바이패스 스위치(22)를 클로즈(Close) 동작시키게 된다.

여기서, 기준치는 지중송전계통에 고장이 발생하여 편단접지 구간(SGP)에 과전압이 발생할 염려가 있다고 판단되는 기준전류 값으로 설계자의 의도 및 적용되는 송전선로의 사양에 따라 다양하게 선택될 수 있다.

또한, 저항(211) 및 비선형 리액턴스 소자(212)의 사양 역시 설계자의 의도 및 기준치에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 저항(211)과 비선형 리액턴스 소자(212)를 이용하여 구동코일을 구성하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 선형적으로 동작하는 소자들을 이용하여 구동코일을 구성하는 것도 가능할 것이다.

바이패스 스위치(22)는 검출부(21)에 기준치 이상의 전류가 흐르는 경우에 클로즈(Close) 동작하여 고장 전류의 귀환 경로를 형성하며, 시스전압제한기(10) 및 검출부(21)에 병렬로 접속될 수 있다.

바이패스 스위치(22)는 정상적인 운전시 오픈(Open) 상태를 유지한다.

하지만, 고장이 발생하여 구동코일에 기준치 이상의 전류가 흐르게 되면, 구동코일이 여자되어 구동코일과 병렬로 접속된 바이패스 스위치(22)가 클로즈(Close) 동작한다.

이처럼 바이패스 스위치(22)가 클로즈(Close) 동작하면, 고장 전류가 바이패스 스위치(22)가 접속된 경로로 흐르게 된다. 즉, 바이패스 스위치(22)의 동작에 의해 고장 전류의 귀환 경로가 확보된다.

이와 같이 본 발명에 따른 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치에 의하면, 지락고장과 같은 상용주파 고장 발생시 구동코일의 여자 특성을 이용하여 지중송전계통의 편단접지 구간에서 고장 전류의 귀환 경로를 확보할 수 있기 때문에 편단접지 구간에서 발생할 수 있는 과전압을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 편단접지 구간에서 각 상 양단의 시스를 구동코일로 연결하기 때문에 구동코일의 임피던스 특성에 따라 정상 운전시 시스순환전류가 저감되어 송전 손실을 최소화할 수 있다.

게다가, 구동코일을 시스전압제한기에 병렬로 접속하여 고주파 영역의 서지 발생시 접속함을 보호할 수 있으므로 안정적인 계통 구성 및 효율적인 운영에 기여할 수 있다.

마지막으로, 본 발명은 기존의 편단접지 구간에 과전압 저감 장치를 연결하는 방식으로 설계되어 별도의 지선이 요구되지 않으며, 설치가 간편하여 단시간 내에 시공이 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 시스전압제한기
20 : 과전압 저감 장치
21 : 검출부
211 : 저항
212 : 비선형 리액턴스 소자
22 : 바이패스 스위치
CB_LP : 크로스본드 대구간
SGP : 편단접지 구간

Claims

송전 선로의 편단접지 구간에 설치되는 시스전압제한기에 병렬로 접속되어 상기 송전 선로의 시스 간에 흐르는 전류를 검출하는 검출부; 및
상기 시스 간에 흐르는 전류가 기준치 이상인 경우에 동작하여 고장 전류의 귀환 경로를 형성하는 바이패스 스위치를 포함하는 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치.
제 1항에 있어서, 상기 바이패스 스위치는 상기 검출부에 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치.
제 1항에 있어서, 상기 검출부는 저항과 비선형 리액턴스 소자를 포함하는 구동코일인 것을 특징으로 하는 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치.
제 3항에 있어서, 상기 구동코일에 흐르는 전류가 상기 기준치 이상인 경우 상기 구동코일이 여자되어 상기 바이패스 스위치를 동작시키는 것을 특징으로 하는 지중송전계통 편단접지 구간의 과전압 저감 장치.