KR101054024B1

KR101054024B1 - 송전 선로의 과전압 저감 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101054024B1
Application number: KR1020090093330A
Authority: KR
Inventors: 정채균; 강지원; 김진
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-08-03
Also published as: KR20110035557A

Abstract

3상의 상도체를 구비하고, 접지 구간을 사이에 두고 서로 연결되는 제1 구간 및 제2 구간을 포함하는 송전 선로 및 제1 구간과 제2 구간에서 3상의 상도체 중 두 상의 상도체에 접촉하며, 지중 송전 선로의 과전압을 저감하는 병행 지선을 포함하는 송전 선로의 과전압 저감 장치가 개시된다.

송전 선로, 편단 접지 구간, 병행 지선

Description

송전 선로의 과전압 저감 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING OVERVOLTAGE IN TRANSMISSION LINES}

본 발명은 송전 선로의 과전압 저감 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 편단 접지 구간에서 발생하는 과도 전압을 저감하기 위한 송전 선로의 과전압 저감 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 산업이 발전함에 따라 전력 수요가 급성장하고, 도심지의 도시 미관 및 가공 송전 선로의 수용 한계 때문에 송전 선로가 지중 송전 선로로 대체되고 있다. 특히, 고전압의 지중 케이블에서 송전 용량을 높이고 통신성에 유도 장애를 주는 유도 전압을 낮추기 위해 크로스 본딩 시스템을 사용하고 있다.

시스(sheath) 유기 전압은 송전 선로에 전류가 흐를 경우 발생하고, 점검원의 안전 및 기기의 안전을 위해 100V 이상 유기되지 못하도록 규제되고 있다. 또한, 지중 송전 선로는 시스 유기 전압에 의한 과전압을 방지하기 위해 어레스터(arrestor)를 사용하고 있다.

본 발명은 지중송전계통의 편단 접지 구간에서 발생하는 과도 전압을 저감하기 위한 송전 선로의 과전압 저감 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 송전 선로의 과전압 저감 장치에서 병행 지선의 최적 설치를 통해 효과적으로 과도 전압을 저감하는 송전 선로의 과전압 저감 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 3상의 상도체를 구비하고, 접지 구간을 사이에 두고 서로 연결되는 제1 구간 및 제2 구간을 포함하는 송전 선로 및 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간에서 상기 3상의 상도체 중 두 상의 상도체에 접촉하며, 상기 지중 송전 선로의 과전압을 저감하는 병행 지선을 포함하되, 상기 3상의 상도체는 제1 선, 제2 선 및 제3 선으로 이루어지고, 상기 병행 지선은 상기 제1 구간에서 서로 접촉하여 배열된 상기 제1 선, 상기 제2 선 및 상기 제3 선 중 상기 제1 선과 상기 제2 선 사이에서 상기 제1 선과 상기 제2 선에 접촉하여 배치되고, 상기 제2 구간에서 서로 접촉하여 배열된 상기 제1 선, 상기 제2 선 및 상기 제3 선 중 상기 제1 선과 상기 제3 선 사이에서 상기 제1 선과 상기 제3 선에 접촉하여 배치되는 송전 선로의 과전압 저감 장치가 제공된다.

삭제

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 절연 재질로 이루어져 상기 병행 지선과 상 기 제1 선, 상기 제2 선 및 상기 제3 선 중 상기 병행 지선과 접촉된 두 선을 결박하는 결박 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 송전 선로는 편단 접지로 이루어진 상기 접지 구간 내에서 상기 제1 구간과 상기 제2 구간 각각의 상도체들을 연결하는 시스 전압 제한기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 송전 선로는 상기 3상의 상도체가 크로스 본딩되고 상기 제1 구간과 연결되는 크로스 본드 구간을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 3상의 상도체를 구비하여 접지 구간을 사이에 두고 서로 연결되는 제1 구간 및 제2 구간을 포함하는 송전 선로에서 상기 제1 구간에는 상기 3상의 상도체를 구성하고 서로 접촉하여 배열되는 제1 선, 제2 선 및 제3 선 중 상기 제1 선과 상기 제2 선 사이에 상기 제1 선과 상기 제2 선에 접촉하도록 병행 지선을 배치하고, 상기 제2 구간에는 상기 3상의 상도체를 구성하고 서로 접촉하여 배열되는 상기 제1 선, 상기 제2 선 및 상기 제3 선 중 상기 제1 선과 상기 제3 선 사이에 상기 제1 선과 상기 제3 선에 접촉하도록 상기 병행 지선을 배치하는 것을 특징으로 하는 송전 선로의 과전압 저감 방법이 제공된다.

본 발명에 따른 송전 선로의 과전압 저감 장치는 병행 지선이 3상의 상도체에 근접하여 설치되므로 효과적으로 과도 전압을 저감할 수 있고, 편단 구간을 중심으로 양단의 직접 접지 지점 사이에서만 상기 병행 지선이 설치되므로 병행 지선의 설치 구간이 한정되어 경제성이 개선될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 송전 선로의 과전압 저감 방법은 병행 지선을 송전 선 로의 최적 위치에 설치하여 과도 전압의 저감 효과를 극대화할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 애자 점검 장치의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송전 선로의 과전압 저감 장치를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 송전 선로의 과전압 저감 장치(10)는 삼각 형태로 배열된 3상의 상도체인 제1 선(20), 제2 선(30) 및 제3 선(40)으로 이루어진 송전 선로(20,30,40)를 포함한다. 또한, 상기 송전 선로(20,30,40)는 금속 시스에 크로스 본딩 접지 방식으로 이루어지며, 복수의 크로스 본드 대구간(CB_LP)으로 구분된다. 상기 크로스 본드 대구간(CB_LP) 각각은 3개의 소구간(SP)으로 구성된다. 또한, 상기 송전 선로(20,30,40)는 선로 말단 부분 등에서 각 크로스 본드 대구간(CB_LP)을 구성하기 어려울 때 순환 전류의 상승에 따른 전력 손실을 줄이기 위한 편단 접지 구간(SGP)을 포함한다.

상기 편단 접지 구간(SGP)은 정상 운전시 시스 순환 전류를 억제하여 시스의 회로 손실을 감소시키고, 크로스 본딩시 크로스 본드 대구간(CB_LP)의 구성이 불가능한 어려운 경우나 발전소 인출용 선로 및 변전소 인출용 선로와 같이 길이가 짧은 단구간 송전 선로에 적용될 수 있다. 상기 편단 접지 구간(SGP)은 상기 크로스 본드 대구간들(CB_LP) 중 선로 말단 부분에 인접한 크로스 본드 대구간(CB_LP)과 연결되는 제1 소구간(SP1)과 상기 제1 소구간(SP1)과 연결되는 제2 소구간(SP2) 사 이에 배치되어 상기 시스의 과전압을 제한하는 시스 전압 제한기(50)를 포함한다.

상기 편단 접지 구간(SGP)은 지락 고장 등의 과도 현상이 발생할 때 상기 크로스 본드 대구간들(CB_LP)에 비해 상기 시스 및 상기 시스 전압 제한기(50)의 전압이 급격히 상승할 수 있다. 이에 따라, 상기 송전 선로(20,30,40)는 상기 편단 접지 구간(SGP)과 상기 제1 소구간(SP1) 및 상기 제2 소구간(SP2)에 배치되는 병행 지선(70)을 포함한다.

상기 병행 지선(70)은 상기 제1 소구간(SP1)과 상기 제2 소구간(SP2)의 직접 접지 지점에서 상기 송전 선로(20,30,40)의 시스와 공통으로 접지되고, 상기 편단 접지 구간(SGP)에서 상기 시스 전압 제한기(50)와도 공통으로 접지된다.

상기 병행 지선(70)은 절연 재질의 전선으로 이루어진다. 예를 들어, 상기 병행 지선(70)은 고장 전류의 분류율을 고려하여 약 240㎟의 직경을 갖는 XLPE(Cross Linking-Polyethylene) 절연 전선 또는 약 300㎟의 직경을 갖는 폴리염화비닐(PolyVinyl Chloride: PVC) 절연 전선으로 이루어진다.

상기 병행 지선(70)은 상기 제1 소구간(SP1)과 상기 제2 소구간(SP2) 각각에서 상기 제1 선(20), 상기 제2 선(30) 및 상기 제3 선(40) 중 선택된 두 선에 접촉하여 배치된다. 상기 병행 지선(70)은 상기 제1 소구간(SP1)의 제1 임시 구간(BL1)과 상기 제2 소구간(SP2)의 제2 임시 구간(BL2)에서 서로 다른 형태로 배열된다.

도 2 은 도 1에 도시된 제1 임시 구간에서 병행지선의 위치를 나타내는 나타내는 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 제2 임시 구간에서 병행 지선의 위치를 나타내는 도면이다.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 병행 지선(70)은 전력구식의 삼각 형태로 배열된 상기 제1 선(20), 상기 제2 선(30) 및 상기 제3 선(40) 중 선택된 두 선 사이에 배치된다. 상기 병행 지선(70)은 상기 제1 소구간(SP1)에서 상기 삼각 배열의 좌측 두상 사이에 교차하여 배치되고, 이후 상기 제2 소구간(SP2)에서 우측 두상 사이로 교차 연가하여 배치된다.

상기 병행 지선(70)은 상기 제1 선(20), 상기 제2 선(30) 및 상기 제3 선(40)에 최대한 근접하도록 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 보다 바람직하게 상기 병행 지선(70)은 상기 제1 소구간(SP1)에서 상기 삼각 배열의 좌측 두상인 상기 제1 선(20)과 상기 제2 선(30)에 접촉하도록 배치되고, 상기 제2 소구간(SP2)에서 상기 삼각 형태의 우측 두상인 상기 제1 선(20)과 상기 제3 선(40)에 접촉하도록 배치될 수 있다.

여기서 표 1의 시뮬레이션 결과를 더 참조하여 상기 병행 지선(70)이 배치된 상기 편단 접지 구간(SGP)의 과전압 저감율을 설명한다.

고장 상황	과전압 저감율(%)			평균(%)	전체평균(%)
고장 상황	제1선 절연통 보호장치	제2선 절연통 보호장치	제3선 절연통 보호장치	평균(%)	전체평균(%)
제1선 지락고장	53.62	68.58	59.92	60.71	60.7
제2선 지락고장	68.31	52.73	59.41	60.15
제3선 지락고장	69.07	60.54	54.07	61.23

표 1은 1선 지락 고장 발생시 상기 편단 접지 구간(SGP)에서 측정된 과전압 저감율을 나타낸다. 상기 과전압 저감율을 측정하기 위해 상기 편단 접지 구간(SGP)의 상기 제1 선(20), 상기 제2 선(30) 및 상기 제3 선(40) 각각에는 절연통 보호 장치(미도시)가 설치된다. 상기 송전 선로의 과전압 저감 장치(10)는 상기 병행 지선(70)이 상기 제1 소구간(SP1)에서 상기 제1 선(20)과 상기 제2 선(30) 사이에 배치되고, 상기 병행 지선(70)이 상기 제2 소구간(SP2)에서 상기 제1 선(20)과 상기 제3 선(40) 사이에 배치되어 과전압 저감율을 향상시킨다. 상기 송전 선로의 과전압 저감 장치(10)는 고장 상황에 따른 최대 저감율과 최소 저감율의 차이가 약 1.08%로 미미하여 고장 조건에 관계없이 안정적인 고전압 저감 효과를 보인다.

상기 송전 선로의 과전압 저감 장치(10)는 상기 병행 지선(70)이 3상의 상도체에 근접하여 설치되므로 효과적으로 과도 전압을 저감할 수 있고, 편단 구간을 중심으로 양단의 직접 접지 지점 사이에서만 상기 병행 지선(70)이 설치되므로 상기 병행 지선(70)의 설치 구간이 한정되어 경제성이 개선될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 병행 지선을 나타내는 도면이다. 여기서는 도 3과 비교하여 동일한 구성 요소에 대한 중복된 설명을 생략하거나 간략하게 서술한다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 병행 지선(70)은 전력구식의 삼각 형태로 배열된 상기 제1 선(20), 상기 제2 선(30) 및 상기 제3 선(40) 중 선택된 두 선 사이에 배치된다. 상기 병행 지선(70)은 상기 제1 선(20) 및 상기 제2 선(30)에 접촉하거나 상기 제1 선(20) 및 상기 제3 선(40)에 접촉한다. 이때, 상기 병행 지선(70)은 절연 전선 및 로프 중 하나로 이루어진 결박 부재(90)에 의해 두상의 선에 접촉하여 결박된다.

상기 결박 부재(90)는 상기 병행 지선(70)과 상기 제1 선(20), 상기 제2 선(30) 및 상기 제3 선(40) 중 선택된 두 선을 결박하여 상기 병행 지선(70)이 상기 선택된 두 선으로부터 이탈되는 것이 방지된다.

상기 병행 지선(70)은 3상의 상도체에 근접할수록 과도 전압을 저감하는 효과가증가하므로, 상기 결박 부재(90)에 의해 상기 3상의 상도체에 근접하게 설치되어 과도 전압의 저감 효과를 극대화할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 2 은 도 1에 도시된 제1 임시 구간에서 병행 지선의 위치를 나타내는 나타내는 도면이다.

도 3은 도 1에 도시된 제2 임시 구간에서 병행 지선의 위치를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 병행 지선을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 송전 선로의 과전압 저감 장치 20: 제1 선

30: 제2 선 40: 제3 선

50: 시스 전압 제한기 70: 병행 지선

90: 결박 부재

Claims

3상의 상도체를 구비하고, 접지 구간을 사이에 두고 서로 연결되는 제1 구간 및 제2 구간을 포함하는 송전 선로; 및

상기 제1 구간 및 상기 제2 구간에서 상기 3상의 상도체 중 두 상의 상도체에 접촉하며, 상기 송전 선로의 과전압을 저감하는 병행 지선을 포함하되,

상기 3상의 상도체는 제1 선, 제2 선 및 제3 선으로 이루어지고, 상기 병행 지선은 상기 제1 구간에서 서로 접촉하여 삼각 형태로 배열된 상기 제1 선, 상기 제2 선 및 상기 제3 선 중 상기 제1 선과 상기 제2 선 사이에서 상기 제1 선과 상기 제2 선에 접촉하여 배치되고, 상기 제2 구간에서 서로 접촉하여 삼각 형태로 배열된 상기 제1 선, 상기 제2 선 및 상기 제3 선 중 상기 제1 선과 상기 제3 선 사이에서 상기 제1 선과 상기 제3 선에 접촉하여 배치되는 것을 특징으로 하는 송전 선로의 과전압 저감 장치.
삭제
제1 항에 있어서,

절연 재질로 이루어져 상기 병행 지선과 상기 제1 선, 상기 제2 선 및 상기 제3 선 중 상기 병행 지선과 접촉된 두 선을 결박하는 결박 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송전 선로의 과전압 저감 장치.
제1 항에 있어서,

상기 송전 선로는 편단 접지로 이루어진 상기 접지 구간 내에서 상기 제1 구간과 상기 제2 구간 각각의 상도체들을 연결하는 시스 전압 제한기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송전 선로의 과전압 저감 장치.
제1 항에 있어서,

상기 송전 선로는 상기 3상의 상도체가 크로스 본딩되고 상기 제1 구간과 연결되는 크로스 본드 구간을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송전 선로의 과전압 저감 장치.
3상의 상도체를 구비하여 접지 구간을 사이에 두고 서로 연결되는 제1 구간 및 제2 구간을 포함하는 송전 선로에서 상기 제1 구간에는 상기 3상의 상도체를 구성하고 서로 접촉하여 배열되는 제1 선, 제2 선 및 제3 선 중 상기 제1 선과 상기 제2 선 사이에서 상기 제1 선과 상기 제2 선에 접촉하도록 병행 지선을 배치하고, 상기 제2 구간에는 상기 3상의 상도체를 구성하고 서로 접촉하여 배열되는 상기 제1 선, 상기 제2 선 및 상기 제3 선 중 상기 제1 선과 상기 제3 선 사이에서 상기 제1 선과 상기 제3 선에 접촉하도록 상기 병행 지선을 배치하는 것을 특징으로 하는 송전 선로의 과전압 저감 방법.
제6 항에 있어서,

상기 병행 지선과 상기 제1 선, 상기 제2 선 및 상기 제3 선 중 상기 병행 지선과 접촉된 두 선을 절연 재질로 이루어진 결박 부재로 결박하는 것을 특징으로 하는 송전 선로의 과전압 저감 방법.