지중송전계통에서 시스 순환전류 특성 분석 및 저감방안 = Characteristic analysis and reduction methods of sheath circulating currents in underground transmission systems

국문 초록 (Abstract)

최근 도심지의 증가로 인해 전력계통에서 지중송전선로의 점유율이 증대되고 있다. 그러나 지중송전케이블을 포설할 경우 선로의 현장여건 및 포설조건에 따라 시스회로의 불평형이 발생하며, 이러한 시스 순환전류는 안전적인 측면과 송전용량의 측면에서 불리한 요인으로 작용한다.
이러한 관점에서 본 논문에서는 시스 순환전류의 발생원인 및 증감현상을 규명하고, 시스 순환전류의 저감방법을 모의 및 실측하여 본 논문에서 제안한 시스 순환전류 저감장치 및 저감방법의 가용성을 증명하고자 하였다.
또한 시스 순환전류가 과다하게 흐르는 원인이 각상에 작용하는 임피던스와 각상간의 상호임피던스의 변화에 기인한다는 점을 모의를 통하여 검증하였으며, 아울러 국내의 포설조건에 따른 임피던스변화가 시스 순환전류에 영향을 미친다는 점도 입증하였다.
포설조건에 따른 시스 순환전류의 모의결과와 모의 대상선로의 실측결과를 비교한 결과, 실측한 시스 순환전류와 모의한 시스 순환전류가 잘 일치함을 확인하였다.
본 논문에서 제안한 시스 순환전류 저감장치는 이미 가용성을 증명한 모의회로를 이용하여 충분한 시스 순환전류의 저감효과를 검증한 후 실제 운전 중인 선로에 적용하여 실증시험을 시도하였다. 이러한 실증시험과 모의 결과에 의하면 시스 순환전류는 최대 97.8[%]까지 저감할 수 있었다. 결국 제안된 시스 순환전류 저감방법은 현실적으로 사용 가능하며 지중송전케이블의 안정적인 운전에 기여할 수 있음을 확인하였다.
이러한 시스 순환전류 저감장치 도입에도 불구하고 케이블 선로의 안전성에 문제점이 없음을 증명하기 위하여 시스 순환전류 저감장치의 실계통 적용시 1선 지락고장 및 뇌 써지 침입으로 인한 저감장치 및 케이블 시스의 과도전압과 전류를 모의하였다. 검토한 결과, 저감장치 및 케이블 보호를 위해 방식층 보호장치(SVL : Sheath Voltage Limiter)의 결선방식을 병행하고 RDP(Reduction Device Protector)를 저감장치에 병렬로 접속하는 것이 저감장치 및 저감장치를 적용한 선로의 안전에 효과적임을 증명하였다.