송전거리와 송전전력의 증대에 따라 송전전압은 점차로 높아져 왔고 앞으로도 계속 높아질 것으로 보인다. 우리의 한국전력계통의 현재 최고 송전전압은 154Kv이지만 제 2차대전전에는 휴전선 이북의 220Kv 송전선을 운전했었고 앞으로 부하의 증가에 따라 계통용량은 점차로 커져서 단위기 용량의 큰 대용량 발전소가 계속 건설되어 송전전력이 증대할 것이므로 불원한 장래에 초고압송전선의 필요하게 될 것이다. 아래에서 해외 각국의 초고압송전선의 현황을 소개함은 우리 나라에서도 장차에 대비하여 이에 대한 더욱 활발한 조사연구활동이 있어야 될 것으로 믿고 이 자료가 많은 참고가 되리라고 기대하기 때문이다.
일본에서는 송전전압 500kV 이상의 전압에 의한 송전을 초초고압송전이라고 부르고 있다. 1952년 신북육간선이 초고압 275kV로 운전개시한 이래 1973년 초초고압 500kV 방총간선이 운전개시하기까지의 약 20년간 초고압 275kV 송전이 주간선으로서 활약하였다. 500kV 송전을 실현하는데 있어서 해명해 두어야 할 기술적 문제에는 여러가지가 있겠지만 우선 송전전압이 275kV의 2배가까이 승압됨으로 여기에 따른 송전선료 및 변전소의 외부전연 및 변압기의 절연문제등이 큰 문제로 될 것이다. 여기서는 1.운전전압과 송전용량에 대해서 2.운전전압 및 상용주파과전압에 대해서 3.송전선의 코로나방잔과 도체설계에 대해서 4.송전선의 절연설계에 대해서의 4가지 문제에 초점을 맞추어 그 내용을 간단히 설명하여 보기로 한다.
송전용 피뢰장치의 공극 및 정격을 설계하는 기술을 검토하였다. 공극형 피뢰기를 설계하기 위해서는 먼저 공극의 길이를 결정하는 것이 우선되어야한다. 공극의 길이는 주변 아킹흔 및 피뢰기 소자의 제한전압 방전특성과의 절연협조를 통해 결정되며 속류차단성능 또한 적절한 공극설계로부터 확보된다. 송전용 피뢰장치의 정격전압은 TOV특성과 과전수명특성 등을 지배하는 접지계수와 여유도 등이 달라진다. 절연협조와 속류차단성능은 공극의 길이를 최적으로 설계하여야 가능하므로 세심한 주의가 요구된다. 계통전압 154W급 송전용 피뢰장치의 공극길이를 650m로 설계하는 경우 피뢰기 소자의 제한전압은 228kV로 설계가 가능하다.
우리나라 송전선로중 154송전선의 보호는 새로 거리단전기가 설치됨으로서 과거의 과전류단전방식으로부터 거리단전방식으로 일부 개선하게 되어 앞으로의 기대가 자못크다. 거리단전기는 KD 및 HZ형의 이종이나 그중 대부분은 KD형이다. K-D Relay는 Compensator Relay라고도 불리울 정도로 Compensator의 역할이 중요하다. 이글은 1. 접점동작기구, 2 이종단락개장 검출회로에 대해 서술하였다.
전력은 공공재화로서 광역정전이나 전역정전이 발생하면 전력공급에 매우 심각한 문제가 발생하므로 이에 대한 합리적인 분석과 효과적인 대책 수립이 필요하다. 송전계통의 주 구성요소인 선로, 철탑, 변압기, 개폐장치들은 장기 사용에 따른 노후화와 같은 문제와 절연의 특성상 초고압전기 절연의 근원적 난점 등으로 다수의 절연파괴 고장이 불시에 발생하게 되어 전력공급의 신뢰성을 떨어뜨리게 된다. 이와 같이 전력기기들은 사전에 진단을 하여 기기의 상태를 알아내는 것이 필요하다. 주요 기기에 대한 진단은 데이터베이스의 구축과 이로부터 고장을 예측하고 신뢰성을 평가하는 것으로 이루어진다. 이를 위해 보다 정교하고 정확한 고장 예측 기술, 진단기술, 신뢰성 평가기술을 개발할 필요가 있다. 본 논문에서는 송전기기의 유지보수를 위한 기기 상태 추정 모델을 제시하고, 송전유지보수 전략 수립을 위한 방법을 제시한다.
전력산업 구조개편이후 송전체제, 특히 송전요금체계에 관한 연구가 미흡한 가운데 자연적 독점을 유지하게 될 송전에 대한 정부의 규제가 중요성을 가지게 되었다. 본 연구에서는 여러 정부 규제방안들을 비교 검토하여 최적방안 모색을 위한 방향을 제시하고자 한다. 송전요금은 비용반영 투명성, 비(非)차별, 경쟁 등의 원칙을 지켜야 하고 이런 송전요금에는 경제적 효율성 사회 복지, 비용 최소 운영 등의 증진을 위해 한계비용이 반영되어야 한다. 하지만, 송전 네트웍은 규모의 경제에 종속되는 장기 투자로 구성된다. 이런 조건에서는 한계비용은 정의되기 어렵다. 그러므로 송전요금은 단기적 한계비용들의 신호와 장기적으로는 적절한 비용회수의 보장들과의 타협조정을 해야 한다. 네트웍 요금은 경쟁 정책의 원칙을 준수할 필요가 있으며 어떤 한 네트웍 회사도 과도한 요금을 부과한다든지 또는 사용자들을 차별한다든지 또는 약탈적(predatory) 방식으로 행동할 시에는 지배적 지위 남용에 대해 벌칙을 당하게 되어있다. 송전요금에 관한 결정은 공공서비스 의무비용, 특정 소비자그룹 우대를 위한 국가 정책들과 같은 사회적 목적들에 의해 제한을 받는다. 현존하는 대표적인 정부규제방안인 가격상한제와 투자보수율 규제방식을 검토한 결과 유도된 중요한 사실은 가격상한제 규제방식이 기업들로 하여금 위험(risk)에 좀 더 종속되게 만들지만 반면에 비용절감을 위한 강력한 인센티브를 주어 효율성 향상을 기할 수 있게 만든다는 것이다. 이러한 사실은 가격상한제 규제방식이 정부규제의 기본원칙에 더 많이 부합되며 궁극적인 경제체제의 목표인 자원의 효율적 배분에 더 가깝다는 것을 의미한다.
전력 공급을 위한 송전 설비는 낙뢰 및 온도변화에 직접적인 영향을 받고 있으며, 이런 환경적 영향에 의해 안정적인 전력 공급이 어려운 실정이다. 환경 변화에 따른 송전선의 합리적인 운용과 안정성이 부각되면서 송전 설비를 관리하는 시스템의 도입이 필요한 실정이지만, 막대한 건설비용과 운용시 발생하는 전자파 문제 등으로 인해 쉽게 적용하지 못하고 있는 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 관리적인 측면과 경제적인 측면을 고려하여 환경 변화에 따른 송전선의 이상 변화를 감시하고 관리 할 수 있는 시스템의 도입이 필요하며, 본 연구에서는 이런 문제점을 개선하는데 역점을 두었다.
HVDC(High Voltage Direct Current) 송전 시스템은 세계 각국에서 경쟁적으로 개발하고 있으며 계통에의 연계가 점점 증가하고 있다. 전형적인 HVDC 송전 시스템에서는 낮은 고조파 함유율과 높은 전압율 등의 이유로 주로 12-펄스 사이리스터 정류기가 사용된다. 본 논문에서는 12-펄스 정류기를 EMTP(ElectroMagnetic Transient Program)를 이용하여 모델링 하였으며, 고조파 분석을 통하여 모델링의 적절성을 검증하였다.
최근에, 전력 시장에 경쟁 체제가 소개되면서 탈규제(deregulation)가 중요한 문제로 대두되고 있다. 시장의 탈규제에 관한 중요한 주제 중에 하나가 정확한 전송 손실의 분석이 필요한 곳에서의 지역 경쟁 체제(spot pricing)이다. 이러한 경쟁 체제에서 해결해야 할 중요한 문제 중의 하나가 다수의 독립발전사업자에 대하여 공정하고 정확한 전력 요금을 책정하는 것이다. 따라서 각 모선별 전송 손실을 배분하는 것이 매우 중요하다. 이 논문은 송전 손실을 배분하는 새로운 알고리즘을 제시한다. 각 모선의 송전 손실을 계산하는 데는 손실 감도를 이용한 적분방법이 이용된다. 송전 손실은 전체 계통의 거래 전략(transaction strategy)을 이용한 부하 비율의 계산을 통해서 증분 송전 손실(incremental transmission losses)의 방법으로 계산된다. 제안된 방법은 9모선 계통에 시험되었고 이를 통해 제안된 방법이 신뢰할 만한 알고리즘임을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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