전력계통 단락 전류 억제 대책 6가지

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전력계통 단락 전류 억제 대책 6가지를 알아보겠습니다. 전력 계통에서 단락 전류는 고장 시 발생하는 매우 높은 전류로, 발전기, 변압기, 송전선 등의 전력 설비에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 단락 전류가 과도하게 발생하면 설비의 손상뿐만 아니라, 계통 전체의 안정성을 위협하고 연쇄적인 사고를 초래할 수 있습니다. 단락 전류 억제를 위한 주요 대책들과 각각의 적용 방법과 각 방법의 장점은 다음과 같습니다.

Table of Contents

1. 고 임피던스 기기의 채용

발전기, 변압기 등의 임피던스를 증가시켜 단락 전류를 감소시킵니다.
예를 들어, 변압기의 Step-up 변압기의 임피던스를 기존 10%에서 13%로 높여 단락 전류를 효과적으로 억제할 수 있습니다.
고 임피던스 기기는 계통 안정도를 향상시키고 계통의 전압 강하를 줄여주는 장점이 있습니다.

2. 계통 전압의 승압

계통 전압을 높이면, 같은 전력에서 흐르는 전류가 감소하여 단락 전류를 줄일 수 있습니다.
예를 들어, 345kV 계통을 765kV로 승압하면, 단락 전류는 기존의 약 45%로 감소합니다.
계통 전압 승압은 전력 손실도 줄이고, 경제적으로도 유리한 방법입니다.

3. 계통 분할 방식 채용

고장 시 계통을 분할하여, 계통의 일부만 단락 전류가 흐르도록 제한하는 방식입니다.
주로 고압(345kV) 모선에서 저압(154kV) 모선으로 분할 설계하여 사용합니다.
계통 분할은 사고 시 단락 전류의 영향을 제한하고, 고장 구간의 차단이 용이하도록 합니다.

4. 직류 연계 방식을 이용한 계통 분할

직류 연계 시스템(HVDC)을 이용하여, 계통을 물리적으로 분리시켜 단락 전류가 다른 구간으로 전이되지 않도록 합니다.
예를 들어, HVDC 설비를 설치하여 전력의 흐름을 제어하고, 계통을 분리하여 경제적 안정성을 확보할 수 있습니다.

5. 한류 리액터 채용

한류 리액터는 계통에서 단락 시 발생하는 과도한 전류를 억제하기 위해 설치됩니다.
한류 리액터는 별도의 제어 장치 없이도 설치만으로 단락 전류를 제한할 수 있어 경제적입니다.
주로 무부하 전류 억제, 송전 안정성 확보 등을 목적으로 사용됩니다.

6. 고장 전류 제한기(SCL) 설치

고장 전류 제한기(SCL)는 고속 스위칭 소자를 이용한 제어 장치로, 사고 시 단락 전류를 빠르게 억제합니다.
사이리스터 스위치를 통해 정상 시에는 리액턴스를 감소시키고, 사고 시에는 리액턴스를 최대로 하여 단락 전류를 감소시킵니다.
SCL의 동작 원리:
정상 상태: 리액턴스가 최소로 유지되어, 계통의 전력 손실을 줄입니다.
고장 상태: 리액턴스가 최대가 되어, 단락 전류를 효과적으로 억제합니다.

결론

단락 전류 억제 대책 6가지는 전력 계통의 안전성과 신뢰성을 보장하는 데 필수적입니다. 고 임피던스 기기의 채용, 계통 전압 승압, 계통 분할, 한류 리액터 설치, SCL(고장 전류 제한기) 사용 등은 각기 다른 특성과 효과를 가지며, 전력 계통의 구조와 고장 위험성에 따라 적절히 선택되어야 합니다. 이러한 대책을 종합적으로 적용함으로써 단락 전류로 인한 설비 손상을 방지하고, 고장 파급을 최소화하며, 나아가 계통의 장기적인 안정성을 확보할 수 있습니다.