우리나라의 배전선로는 가공선로 위주로 성장하여 약40여년전부터 지중배전선로를 보급하기 시작하여 현재는 전제선로의 12.1%를 지중화하기에 이르렀다. 지중설비의 증가는 배전선로 안정화에 상당한 기여를 하였으며 일시 및 순간고장도 과거에 비해 엄창나게 줄어들게 되었으며, 이로 인하여 고장에 있어서 세계적인 수준의 전기품질을 자랑할수 있게 되었다. 하지만, 지중배전선로는 일반적으로 고장전류가 매우크고, 일단 고장이 발생하면 복구에 장시간이 소요될 뿐 아니라 고장원인을 찾는데도 상당한 어려움이 있으며, 최근에는 지상기기(변압기, 개폐기)등이 노후화 되면서 안전사고로 까지 확대되고 있는 상황이다. 때문에 지중배전선로에 적용할수 있는 다회로차단기를 개발하여 고장예방 및 고장구간 축소에 사용하고 있지만, 아직까지 보호협조 측면으로 잘 활용되고 있지 않고 있다. 따라서 본 논문에서는 현행 한전의 지중배전선로 보호기기운영 상황을 분석하고 지중 배전선로에 운전되고 있는 다회로차단기의 적합한 운영방법을 제시하여 지중배선선로 보호협조 방안을 강구하여 보고자 한다.
현재 배전설비는 대부분 가공선으로 되어 있으나 대도시에서는 안전 등의 문제로 더욱 확대되어 지중 배전설비가 증가하고 있다. 배전선을 지중화로 하는 목적은 전력설비의 고신뢰성 확보 및 설비의 현대화, 도심지 부하밀도 증가와 위해 시설 제거, 보완, 관광지 및 국제행사장 중요지역의 미관확보, 가공전선로 건설 곤란 장소 법규의 등으로 송, 배전 계통의 지중전선로를 시설하고 있다.
본 논문에서는 광대역 전력선 통신 모뎀 및 네트워크 기술개발을 위하여 실측 실험을 통한 지중 전력선 통신채널의 특성을 해석한다. 지중 배전선로의 길이 및 구조물에 따른 지중 배전선로 광대역 전력선통신 채널상의 감쇠 량을 측정하기 위해 신호발생기, 스펙트럼 분석기, 비접촉식 커플러 등을 이용하여 채널 측정 시스템을 구성하였다. 실증시험은 시험선로 내 단일 선로로서 가장 긴 고압 선로 두 곳을 선택하여 채널상의 노이즈 측정 및 신호감쇠 레벨을 측정하였다. 측정결과 통신성능을 매우 떨어뜨릴 수 있는 임펄스 노이즈가 존재하는 것을 확인하였으며, 장거리 선로의 경우 선로 길이에 의한 고주파 감쇠가 나타나는 것으로 확인하였다.
최근 도시 환경개선의 일환으로 지중배전선로 구성의 확대요구가 증대되면서 경제적이고 공급신뢰도가 높은 최적의 계통을 구성하고, 우리나라 도시환경에 적합한 지중선로용 기기 개발에 대한 필요가 요구되어지고 있다. 신 지중배전기기 도입시 배전자동화 시스템과의 연계를 포함한 계통운영 적정성, 배전선로 운용 효율성, 유지 보수 용이성, 안전성, 환경성 등 개발 타당성에 대한 검토와 함께 부속 기자재에 대한 적정 규격 및 시설 그리고 운영에 대한 기준안이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 국외 및 국내에서 개발된 신 지중배전기기의 검토를 통해 새로운 배전계통에서 사용할 수 있는 신지중배전기기의 특성에 대해 제시하였다.
우리나라의 지중배전선로는 가공선의 정비 차원에서 지중케이블로 공급함으로써 시작되었으며, 지금은 변전소 인출개소와 택지개발 지역에 신규공급용으로 주로 설치되고 있다. 지중배전선로는 매년 약 7%의 증가율을 보여주고 있으며 2001년말 기준으로 케이블긍장이 16,301(C-km)로 약9.4%의 지중화율을 나타내고 있다. 선로가 증가함에 따라 고장의 발생이 광역정전등 점차 많은 문제점을 내포하고 있다. 지중배전선로의 고장은 주로 케이블에서의 외상과 열화가 주요인으로 이는 환경적인 영향과 제작 시공 및 유지관리면에서의 미흡에 의한 것으로 효과적인 관리를 위해서는 지하매설물종합관리기관 설립 등의 제도적 도입과 선로제작과 시공품질의 향상을 유도하기 위한 계약 제도의 보완 및 선로의 중요도와 경제성에 따른 차별화된 관리 방법과 선로고장시 정확한 data 보고관리의 여건 마련과 아울러 정확한 선로 이력 database화 등의 체계적인 선진 예방보수 기법의 도입이 요구된다.
우리 나라의 전력 계통은 대도시 중심부 등 사람의 왕래가 빈번한 곳이나 신도시 지역 등에 22.9kV-y 배전 방식으로 CNCV 지중 케이블로 전력을 공급하고 있으며, 선로 운영상 케이블의 동심중성선을 일정 구간 마다 3선 일활 공동 접지하는 다중 접지방식을 채택하고 있다. 이는 지락 사고시에는 동심 중성선의 대지 전위 상승을 일정 값 이하로 제한함과 동시에 보호계전기의 동작을 원활히 하기 위함이다. 그러나 지중 배전 선로에서 각 상(A,B,C상)의 부하가 불평형이 될 때는 물론 평형일 경우에도 동심 중성선에는 부하 전류에 비례하는 동심 중성선 순환 전류가 발생되고 있기 때문에 불필요한 손실 전력이 발생하며, 이러한 손실 전력으로 케이블의 내부 온도가 상승되어 케이블의 송진용량이 감소하게 된다. 따라서 2006년 7월12일${\sim}$14일 대한전기학회 하계학술대회에 이에 대한 문제점과 대책으로 비일괄공동접지에 관한 연구 논문을 발표 한 바 있으며, 본 인구는 일곽공동접지방식의 기능을 저해하지 않으면서 비일관공동접지기술을 안전하게 시행하는 방법과 예상되는 문제점 및 시행효과 검증에 관한 연구이다.
배전 계통을 대상으로 하는 통신 시스템에 전력통신(PLC : Power Line Communication)기술을 적용하고자 할 때, 고압 배전선의 통신 채널로서의 특성 분석이 근간이 되어야 한다. 일반적으로 지하 공동구의 배전 지중 케이블에는 케이블-케이블 간의 전기적, 물리적 접촉점인 접속 개소가 일정한 간격으로 존재하게 된다. 그러므로 통신 신호의 매개체가 되는 전력 케이블의 채널 특성 분석에는 케이블 접속 개소의 영향도 고려 대상이 되어야 한다. 본 논문에서는 서울시 광진구 일부의 부하를 담당하고 있는 22.9 kV 고압 배전 지중 선로를 시험 선로로 비접촉식 커플러를 통해 통신 신호를 전송하여 삽입 손실 측정 결과를 보았고 케이블 접속 개소의 영향을 주파수 영역에서 채널 특성을 통해 분석 하였다. 시험 결과 케이블 접속 개소를 통과할 때 채널 특성은 십여 dB의 신호 감쇄를 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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