전력계통 조건 고려, 차단기 개폐시점 제어···써지·돌입전류 저감
차단기 개폐 스트레스 최소화로 전력계통 안정적 운영 기여 전망

개폐 제어기술 개념도 및 적용효과

한국전력 전력연구원이 현대일렉트릭(주)과 공동으로 ‘송변전 특수설비용 차단기 최적 개폐 제어 기술개발’에 착수했다.
전력계통에서 차단기 투입·개방 동작 중에 필연적으로 발생하는 개폐 써지 및 돌입전류를 최소화하는 데 초점을 맞췄다.
한전은 전력계통 신뢰성 향상을 위한 병렬 선로 증가로 발생하는 고장전류 증대에 따른 대응 방안으로 전류제한 리액터를 설치하고 있다.
유연한 계통운영을 위해 지속적으로 초고속직류송전을 증설 중이다.
이런 특수설비는 고장파급 영향이 크므로 안정적인 운영을 위해서는 스트레스 저감기술 개발이 필요하다.
앞서 한전은 2018년 분로리액터용 차단기 개폐 제어기술을 개발해 345kV 미금변전소에서 효과를 검증하고 확대 적용했다.
‘송변전 특수설비용 차단기 최적 개폐제어 기술’은 계통에서 발생하는 개폐 써지와 돌입전류를 최소화하기 위해 차단기 동작 특성과 부하 조건에 따라 차단기를 최적시점에 투입 또는 개방하는 기술이다.
개폐 명령을 수행하기 위해 기계적으로 동작 성능이 우수한 차단기와 개폐 시점을 결정하는 제어기로 구성된다.
차단기는 휴전이나 전력공급을 위해 계통을 분리·연결하고자 개폐 동작을 수행하며, 동작 초기 차단기 양단의 에너지가 평형 되기 전까지 아주 짧은 시간 과도현상이 발생한다.
과도현상은 전력 설비의 주된 스트레스 요인인 써지전압과 돌입전류 형태로 나타나므로, 차단기 양단 에너지 차이가 최소화되는 시점을 예측하여 개폐할 경우 과도현상을 저감할 수 있다.
최적 개폐 제어 기술개발을 위해 적용대상 계통의 모델링과 해석, 다양한 조건에 대한 차단기 동작 특성 분석을 기반으로 제어 알고리즘을 개발 및 검증 후, 개폐 제어기에 탑재할 예정이다.
기계적인 동작 편차를 최소화한 차단기 구동부를 개발해 개폐 제어기의 명령을 수행한다.
‘송변전 특수설비용 차단기 최적 개폐 제어 기술’은 전류제한 리액터와 초고속직류송전 필터용 차단기 개폐시 과전압 및 돌입전류에 의한 송변전설비의 스트레스 저감을 통해 고장을 감소시킬 수 있다.
미래 대응 전력망 구성을 위한 신규 도입 특수설비의 안정적 운영에 기여할 것으로 기대된다.
전력연구원 관계자는 “2023년 상반기 실 계통 시범 적용으로 효과검증과 보완을 통해 기술 신뢰성을 향상하여 타 변전소로의 확대를 추진할 계획”이라고 밝혔다.