대도시 전력계통망을 구성하는 지중송전선로는 154kV, 345kV OF 및 XLPE 케이블로 구성되어 있으며, 국토개발 및 도심지의 확장에 따라 설비물량은 갈수록 증가되고 있다. 국내 전력케이블은 대용량화, 소규모화 등 지속적으로 기술개발이 추진되고 있으며, 케이블 및 전력구 온도를 실시간 감지하여 운영자에게 보여주는 감시시스템도 도입되어 안정적인 전력공급을 위한 기반도 구축되었다. 최근 설비량 증가 및 대기 온도상승으로 인한 케이블 송전용량의 제한을 해소하기 위해 국내 최초로 냉각시스템을 도입할 예정이다.
HVDC는 고압직류송전 방식으로서 기존의 AC 송전 시스템과 비교하여 송전 손실을 줄이고, 장거리 대용량의 전력 전송, 주파수가 다른 지역이나 국가 간 전력망 연계, 각 나라별 지역별 계통 분리, 신재생에너지의 계통 연계 등 기존 AC 송전 방식으로는 해결하기 어려웠던 문제점들이 HVDC를 통해 해결되고 있으며 세계 각국에서 HVDC 시스템을 활발하게 적용하고 있는 상황이다. LS산전은 2009년 HVDC 사업을 착수한 이래 변환소 기자재 비용의 20% 이상을 차지하는 변환용 싸이리스터 밸브 국산화를 위해 노력해 왔고 그 결과 단위 모듈 DC 50kV급 밸브 모듈을 개발하였다. 본 논문은 LS산전이 자체 개발한 HVDC 싸이리스터 밸브에 대해서 소개하고자 한다.
지중송전시스템이 급속히 확장되고 있음에 따라 다루어야 할 분야가 많이 있으나 그중에서도 케이블 시스템에서 발생되는 각종 surge에 대해 합리적인 절연설계를 하여 고신뢰도로 케이블을 운전하기 위해서는 지중송전케이블 시스템에서의 surge현상과 해석 및 그 보호대책을 세우는 것은 매우 중요하다고 하겠다. 지중송전시스템에서의 surge현상은 이미 많이 검토되었고 전력케이블의 surge보호대책도 몇가지 방식이 현장에서 적용되고 있으나 케이블의 종류, 포설방식등에 따라 체계적, 기술적으로 정리된 것은 아직 없는 것이 국내외의 실정이다. 본고에서는 케이블 시스템에서 발생하는 surge에 대해 그 현황을 언급하고 아울러 앞으로 해결하여야 할 과제에 대해 기술하고자 한다.
High Voltage Direct Current (HVDC) 시스템은 고압 직류 송전을 위한 시스템이다. 고압 직류 송전을 위해서는 전력변환기가 교류전력을 직류전력으로 변환해주어야 하는데, 최근에는 모듈형 멀티레벨 컨버터(Modular Multilevel Converter, MMC)가 많이 적용되고 있다. 모듈형 멀티레벨 컨버터는 단위 서브모듈이 직렬로 구성되어야 하는데 기구적으로 하나의 밸브 구조물에 6개의 서브모듈이 일정한 간격을 두고 위치하게 된다. 모듈형 멀티레벨 컨버터의 특징 중에 하나는 예비모듈이 구성되어 가용율을 높일 수 있다는 것이다. 본 논문에서는 서브모듈의 IGBT 폭파에 의해 발생되는 플라즈마가 주변 서브모듈에 도달해 절연파괴를 발생시키는지 확인하였다.
HVDC 시스템은 초고압 직류 송전 시스템으로써, AC를 DC로 변환하여 장거리 송전에 유리한 시스템이다. 현재 대륙간 송전 및 주파수 변환을 위한 BtB Topology에 많이 응용되고 있다. HVDC 시스템의 장점은 일정 송전거리 이상이 되면, DC가 AC에 비하여 손실율이 적고 유리한 장점이 있다. 해당 HVDC Valve는 전력을 AC-DC-AC로 변환하려면, HVDC Valve(Module)이라고 불리는 전력 변환 장치가 필수적이다. 해당 Valve를 현장에 설치하기 전에 IEC 60700-1 또는 CIGRE 같은 국제 표준 규격에 맞추어 Type Test를 진행 후에 통과 시 현장에 설치되어야 한다. 해당 Type Test는 크게 2가지로 분류되며, 절연 성능을 시험하기위한 Dielectric Test 그리고, 실제 Thyristor Valve의 동작을 가혹 한 조건에서 시험하기위한 Operational Test가 필요하다. 본 논문은 IEC 규격 (IEC 60700-1)에 의거 사이리스터 밸브에 대한 Operational Test 중 단락시험방법과 시험내용을 기술하고, 시험결과로 검증한다.
최근 도심지의 확대 및 경제발전에 따른 전력수요의 증대로 인해 지중송전선로 건설이 증가하고 있는 추세이나 전력구에 수용되어 있는 회선규모 및 운전기간에 따라 전력구 내부온도가 급격히 상승하여 그로 인한 송전용량 감소 및 순시원과 작업원의 안전에도 영향을 미치고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 국내 최초로 도입한 345kV 북부산-남부산 전력구 일부구간에 간접 수냉각 시스템을 설치하고 그 현황과 효과분석에 대해 기술하고자 한다.
HVDC는 오늘날 전세계가 주목하고 있는 기술 및 시장이다. 전력 설비의 노후화로 많은 설비들이 교체 예정이며, 그리드 전력망을 구성하기 위하여 국가간 대규모 전력 전송망이 설치되고 있으며, 신재생 에너지 수요 급증에 따라 새로운 전력망이 구축되고 있으며 구축 예정이다. 전력용 반도체 기술의 발전으로 DC 대용량 송전이 가능해졌고, 전송 효율 및 여러가지 장점으로 인하여 HVDC가 AC 송전의 대안으로 급부상하고 있다. HVDC 제어 및 보호 시스템을 디자인 하고 개발함에 있어서 가장 중요한 것은 안정성과 신뢰성이다. 안정성과 신뢰성을 확보하기 위하여 시스템은 이중화로 구성된다. HVDC 제어 및 보호 시스템은 여러 단계로 구분되어 지는데 엔지니어 디자인 관점에 따라서 단계별 이중화 구성 여부가 결정된다. 단계별 이중화 여부는 H/W 및 S/W 관점에서 심도 있게 결정되어야 한다. 본 논문에서는 이중화의 개념과 각 단계별 이중화 구성 가능 여부 및 장단점을 알아보고 최적의 이중화 구성을 도출하는 방안을 제시하고자 한다.
최근의 전력 공급 시장에서는 전력 공급의 유연성을 확보함과 동시에 고품질의 전력을 높은 신뢰성을 가지면서 수용가에 공급하는 송전기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 시장의 요구에 부응하여 송전 시스템의 유효전력 및 무효전력을 능동적으로 제어할 수 있는 FACTS(Flexible AC Transmission System) 기기의 개념이 도입되었다 FACTS기술의 개념은 기존에 수동적으로 제어하였던 선로의 전압, 임피던스 및 위상각을 능동적으로 제어함으로써 전력공급의 유연성 및 신뢰성을 높이는 것이다 국내에서는 과거 일련의 project를 통하여 인버터형 FACTS 기기외 국내 적용을 위한 연구를 수행해 왔으며, 그 결과를 토대로 한전 전력연구원, (주)효성, 미국 Siemens사 및 국내 연구소와 협동연구의 형태로 한전의 154kV 계통에 적용되는 80MVA급 UPFC(Unified Power Flow Controller) pilot plant project를 진행하고 있다. 본 pilot plant project를 통하여 인버터형 FACTS 기기인 UPFC를 실제계통에 설치, 운영함으로써 향후 한국의 기간 계통인 345kV 송전 시스템에 적용할 시스템의 사양 및 운용전략을 도출할 계획이다. 본 논문에서는 국내 계통의 특징, pilot plant가 설치될 지역의 계통현황 및 기기의 사양을 소개하고 기기의 현장 설치 및 시험 진행 상황에 대하여 설명하였다.
본 논문에서는 실시간 자바를 사용하여 초고압 송전 설비의 제어 및 보호 장치의 구현에 대해 고찰 하고자 한다. 초고압 송전 설비는 대단위 시스템이라서 객체 지향 프로그래밍이 유리하지만, 실시간 운영체제 상에서 고속으로 실시간 동작을 해야 하므로 객체지향 프로그래밍이 모순 된다 할 수 있다. 실시간 자바를 통해서 대형 HVDC 시스템에서 객체 지향 설계의 유연함과 고속 실시간 시스템을 구현 할 수 있는 장점을 동시에 가질 수 있는 방법에 대해 고찰 해 보자.
본 논문에서는 4-코일 방식의 자기공진 무선전력전송 시스템을 구현하는 데 있어서, 송전 공진코일의 끝단에서 발생하는 선간 방전현상을 연구하였다. 자기공진 무선전력전송은 급전코일, 송전 공진코일, 수전 공진코일, 부하코일로 구성되어 있다. 여기서 송전 공진코일은 급전코일에서 발생한 자기장을 증폭하여 전방의 수전 공진코일로 전달하는 역할을 한다. 큰 전력을 전송하기 위하여 급전코일에 높은 전류를 흘려주면 송전 공진코일 끝단에 높은 전압이 유기되어 선간 방전현상이 일어나게 된다. 선간 방전현상은 송전기 케이스를 손상시키게 되고, 송전기를 사용할 수 없는 상태로 만든다. 따라서 이러한 선간 방전현상을 제거하기 위하여, 선간 방전을 일으키는 송전 공진코일에 유기되는 전압을 분석하고, 해결 방안을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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