최근 인구 집중현상에 따른 대도시의 전력수요 증가 및 환경적 요인으로 인하여 가공선로의 일부가 지중으로 건설되는 가공 및 지중 혼합 선로가 지속적으로 증가하고 있는 추세이다. 이는 국내뿐만 아니라 전력 선진국 및 신흥 공업국 등의 전 세계 여러 나라에서도 마차가지이다. 한편, 국내 전력산업계의 해외진출 기회가 늘어나고 있으나 해외 전력계통에 대한 기술적 검토 자료가 빈약하여 관련 자료의 확충이 절실히 필요한 실정이며, 가공선로가 아닌 지중선로 특히 지중-가공 혼합선로에 대해서는 기술검토 자료가 전무한 형편이다. 따라서 본 논문에서는 국내 전력기업이 중국과 같은 해외사업 진출시 기술 자료로 활용할수 있도록 중국의 기간 송전망으로 되어있는 220kV 혼합송전선로를 대상으로 EMTP/ATP 시뮬레이션을 통하여 지락고장시 접지방식에 따라 발생 과전압을 검토하여 적절한 접지방식을 찾고자 한다.
국내 지중송전선로의 포설형태는 시스유기전압과 시스순환전류를 저감하기 위해 케이블을 정삼각배열 및 접속함의 위치를 일정거리를 유지하여 시공하고 있다. 그러나 시공 형태에 따라 시스성분은 달라진다. 본 논문에서는 지중송전선로 접속함의 위치를 변경시켜 시스성분을 해석한 후 상호 비교하였고 그 결과를 통하여 절연접속함 위치변경의 효용성을 평가한 후 제안하였다. 모델링 및 해석은 EMTP를 이용하였다.
오늘날 국내 지중선로는 주로 XLPE케이블과 OF케이블로 구성된다. 기존 사용되던 OF케이블의 화재 위험성 및 환경오염 문제 등으로 인해 XLPE케이블의 비중이 점차 높아지고 있지만 XLPE케이블의 경우 운전 중 케이블의 열화나 절연진단 등이 쉽지 않은 점이 문제로 제기되고 있다. 그나마 XLPE케이블에 대한 PD측정은 현재로서는 가장 유용한 케이블 진단기법으로 알려져 있으며 그 활용성과 신뢰성을 높이기 위한 연구가 국내외적으로 계속되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 실제 운전 중인 154kV 지중송전선로에 대해 PD측정을 수행하고 그 결과로 취득된 Pattern의 분석을 통해 선로내부에서 PD가 발생하고 있는지 판별하는 과정을 소개하였다.
최근에 인도와 유럽을 중심으로 기존의 AC 송전계통 중 일부를 DC 송전계통으로 대체하는 하이브리드형 송전방식에 대한 연구가 진행중이다. 따라서 본 연구는 기존에 연구되고 있는 하이브리드형 가공송전계통을 기반으로 지중송전계통을 포함한 하이브리드형 혼합송전계통이 향후 머지않아 국내에서 계획 및 건설될 것을 대비한 초기 연구로서 진행하였다. 본 논문의 관점은 하이브리드 혼합송전계통 중 지중송전계통구간에서 DC 선로가 AC선로로부터 얼마나 고조파 전압 및 전류 측면에서 영향을 받는가를 평가하고, 이를 근거로 DC 케이블의 배열을 선정하고자 한다. 또한 DC 케이블 배열 선정을 위해 가능성이 있는 여러 개의 CASE별로 구분하고, 가장 타당한다고 평가되는 배열을 제안하고자한다. 본 연구에서 계통 모델링 및 해석은 EMTP를 이용하였다.
지중송전선로는 2006년 기준으로 전체 송전선로의 8.8%를 차지하고 있으며 그 점유비율은 점차 증가하는 추세이다. 지중송전선로의 주요 구조물 중 하나인 전력구는 "토목구조물 시공 -부대설비 시설 - 케이블 포설"의 순서로 공정이 진행된다. 전력구 부대설비 중 환기설비, 배수시설에 대한 검토는 토목 구조물의 기초설계시에 설치위치와 더불어 그 규격에 대한 검토가 이루어져여 하나 관련 기준이 명확하지 않아 정확한 검토에 어려움이 따른다. 본 논문에서는 최근 개정된 한전 설계기준 및 제정된 전력구부대설 비시설기준을 토대로 집수정의 규격에 대한 검토기준을 제시하였고 아울러 환기설비에 대한 설계방법을 구체적으로 제시하였다.
전 세계적으로 매년 증가하고 있는 전력수요는 높은 부하밀도와 함께 송전계통의 대용량화를 필요로 하고 있다. 단순히 송전회전의 증가를 통한 송전계통의 대용량화는 비용의 증가를 초래하며, 과밀화된 도심에서의 경과지 확보와 환경적인 악영향에 대한 우려 등으로 어려움에 직면하고 있다. 따라서, 높은 부하밀도의 수용가가 집중된 송전계통의 대용량화는 보다 적은 비용과 환경적 영향을 고려하여 지중송전 케이블의 적용이 필요하며, 이러한 특수목적의 송전을 위하여 고효율, 대용량화의 여러 기술이 연구 개발되어 적용 중이며, 일부 기술은 상용화 단계에 있다. 본 논문은 지중송전 케이블의 대용량화 기술 중에 도체의 교류저항을 저감하여 저손실과 대용량 송전이 가능한 소선절연도체(Conductor with insulated wires 또는 Enamelled wires)의 개발과 설치공사에 대하여 기술하고자 한다.
초고압 지중송전선로에 적용되는 가교절연 케이블은 전기적 측성의 우수성과 유지보수의 용이성 때문에 확대적용되고 있다. 345kV급 지중송전선로는 장거리 계통에 적용이 되고 있으며, 이에 따라 접속재부분의 개발도 중요하게 되었다. 배전선로에 사용되던 Plug-in 종단접속재를 송전용 가스중종단접속재(EBG)에 적용함으로써 선로 결합 시에 사용되는 부품의 수를 줄이고, 작업공정의 단순화를 이룰 수 있었다. 아직 국내제품으로는 초고압 Plug-in 종단접속재가 실계통에 적용된 경우는 없으나 이번 220kV용 Plug-in 종단접속재를 개발함으로서 당사의 기술력 확보를 이룰 수 있었으며, PMJ와 마찬가지로 세계적인 인증기간인 네덜란드 KEMA에서 제품에 대한 신뢰성 인증을 받았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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