단락용량 억제대책

[智雲]

Ⅰ. 단락전류 증가원인

전력계통의 규모가 커지면서 단락전류도 역시 증가하는 추세인데 그 원인은 다음과 같다.

1. 계통 규모의 증대는 계통용량의 증가뿐만 아니라 송전선로 및 배전선로의 확장을 동반하므로 계통의 등가임피던스는 점점 작아진다. 따라서 용량에는 비례하고 임피던스에는 반비례하는 단락전류는 크게 증가하게 된다.

2. 전원 입지의 확보가 어렵기 때문에 발전기의 대용량화가 불가피하고 또한 한곳에 집중화되는 것도 고장전류 증가의 한 원인이다.

Ⅱ. 단락전류 증대에 따른 문제점

1. 차단기 차단용량 부족

2. 차단기 회복전압의 상승

3. 직렬기기의 열적, 기계적 강도 부족

4. 지락전류의 증가

Ⅲ. 단락전류 억제대책

1. 계통측 대책

1) 고임피던스 기기의 채택

① 최근의 신예 대용량 화력발전기들은 기기의 소형화를 추구하는 측면에서 단락비를 작게 하는데 이것은 단락용량의 감소에도 직접적으로 효과가 있다.

② 하지만, 임피던스를 지나치게 증가시키는 것은 오히려 가격의 상승요인이 되고, 무효전력 손실이 증가한다는 점도 염두에 두어야 한다.

2) 한류리액터(Limting Current Reactor) 설치

① 직렬리액터 방식

송전선 보호용 차단기의 전원측에 직렬로 리액터를 삽입하여 고장전류를 제한함으로써 차단기의 차단용량을 경감시키고 직렬기기들의 손상을 방지하는 것

② 분로리액터 방식

모선간의 불평형 조류만을 흐르게 하므로 직렬리액터 방식에 비하여 소용량으로 할 수 있으나 모선간 전력의 융통성이 적어진다.

3) 고장전류 제한기(SCL : Short Current Limiting Coupling)

① Thyristor제어 초전도 한류리액터와 콘덴서의 직렬 L-C회로로 구성된다.

② 고장시에 초전도 한류리액터가 고임피던스로 작용

하여 고장전류를 억제하는 효과를 갖는다.

4) 계통전압 격상

① 계통전압을 높이면 당연히 단락전류도 그에 반비례하여 감소된다.

② 그러나 기존 계통의 고장전류를 감소시키지는 못한다.

5) 계통분할

단락용량 증대를 피하기 위해 변전소 모선을 분할하여 계통을 분리하고 송전선의 루프회선 수를 줄이는 방법

① 상시 분할 방법(No : Normal Open)

연계선 또는 변전소 모선을 상시 분할 운전하므로 단락전류 감소효과는 커지지만 안정도가 감소하고, 설비 이용률이 떨어지며 손실이 증가한다.

② 사고시 분할 방법(Nc : Normal Close)

사고시에만 분할시키므로 상시 분할 방식보다 유리하지만 사고시 계통구성 변경에 따른 계통 동요에 충분히 대비하여야 한다.

6) HVDC 연계

HVDC는 설비비가 매우 고가이므로 단락전류 억제대책 측면에서만 고려하는 것은 현실성이 거의 없다.

2. 배전측 대책

1) 고압회로측 대책

① 주변압기를 분할하여 뱅크 수를 늘인다.

주변압기를 2뱅크로 분할하면 각 피더의 단락용량을 절반으로 줄일 수 있다.

② 배전전압의 격상

단락용량은 전압에 반비례하므로 수전전압을 격상한다.

③ 한류퓨즈에 의한 백업차단방식

2) 저압회로측 대책

① 수전변압기를 분할을 통하여 단락용량을 낮춘다.

② 변압기의 %임피던스를 크게 한다.

이 경우에는 전압 변동률이 커지므로 선로 말단에서의 전압강하에 주의해야 한다.

③ 캐스케이딩 방식의 채택(후비보호 방식, 백업차단 방식)

④ 한류리액터를 사용하여 배선용차단기(MCCB)의 차단부담을 낮춘다.

[출처] 발송배전기술사 서브노트 송전공학#109 단락용량 억제대책|작성자 독서파만권