Journal of Korea Society of Industrial Information Systems (한국산업정보학회논문지)

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Analysis on the Effects of TRV and MOV in Real System with TCSC

TCSC가 적용된 실계통 시스템에서의 TRV와 MOV의 영향에 대한 분석

  • 이석주 (창원대학교 전기공학과)
  • Received : 2019.03.25
  • Accepted : 2019.04.19
  • Published : 2019.04.30
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Abstract

The application of series compensator in a power system affects other devices such as circuit breakers transient recovery voltage (TRV) problem. In this paper, we analyze the TRV effect on a line circuit breaker in the cases with and without thyristor-controlled series capacitor (TCSC) via simulation, and suggest an effective method to overcome the increase of TRV due to the TCSC installation. It also discusses the impact of proposed protection on metal oxide varistor (MOV). A 345 kV transmission line in Korea was selected as a study case. Grid system was modelled using PSCAD (Power Systems Computer Aided Design) / EMTDC(Electro Magnetic Transient Direct Current). The TRV was analyzed by implementing a short circuit fault along the transmission line and at the breaker terminal. The proposed protection scheme, the TRV satisfies the standard. However, the MOV energy capacity increased as the delay time increased. This result can solve the TRV problem caused by the expected transmission line fault in a practical power system.

전력 시스템에서 직렬 보상기의 적용은 회로 차단기 과도 재기 전압 (Transient Recovery Voltage : TRV) 문제와 같은 다른 장치에 영향을 미친다. 본 논문에서는 TCSC (Thyristor-Controlled Series Capacitor)가 있는 경우와 없는 경우의 선로 차단기에 대한 TRV 효과를 시뮬레이션을 통해 분석하고, TCSC 설치로 인한 TRV 증가를 극복하는 효과적인 방법을 제안한다. 또한 금속 산화물 바리스터 (Metal Oxide Varistor : MOV)에 대한 제안된 보호의 영향에 대해서도 설명한다. 시뮬레이션 모델은 국내의 345 kV 송전선로를 사용하였다. 전력 시스템은 PSCAD (Power Systems Computer Aided Design) / EMTDC (Electro Magnetic Transient Direct Current)를 사용하여 모델링하였다. TRV는 송전선로 및 차단기 단자에서 단락 고장을 구현하여 분석하였고, MOV의 에너지는 보호 동작 알고리즘을 적용하여 해석하였다. 제안된 보호 방안을 적용하는 경우 TRV는 표준을 만족시키지만, 지연 시간이 증가함에 따라 MOV 에너지 용량의 증가하여야 한다. 이 결과를 적용하여 실제 전력 시스템에서 예상되는 전송 선로 고장 상태로 인한 TRV 문제를 해결할 수 있다.

Keywords

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Fig. 1 Configuration of a practical TCSC

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Fig. 2 Protection scheme of a TCSC

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Fig. 3 Voltage across the capacitor during fault

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Fig. 4 TCSC 50% compensatio equivalent model

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Fig. 5 A simplified single line diagram of the power system network with fault location

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Fig. 6 Simulation results of severe TRV cases

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Fig. 7 Simulation results of severe RRRV cases

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Fig. 8 Comparison of maximum TRV values when two protection methods are applied

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Fig. 9 MOV energy consumption with proposed method according to fault location

Table 1 Design va;ue of real grid with TCSC

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References

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