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분산전원

분산전원 연계시 고려사항

분산전원 연계시 고려사항

기존의 전력계통에 분산전원의 도입은 전력손실 저감, 온난화 가스의 저감 등 많은 장점을 가지고 있지만 단독운전, 전력품질, 보호협조, 단락전류의 증대 등에 문제점을 가지고 있다. 그러므로 분산전원을 기존의 전력계통에 연계시 이를 고려하여 전력공급의 안정성과 신뢰성을 확보하여야 된다.

단독운전(Islanding)

문제점

배전계통측의 전원이 상실된 경우 배전선로상의 부하와 분산전원의 출력이 어느 정도 평형을 유지한 상태라면 분산전원이 부하에 전력을 공급하는 상태가 지속는 단독운전을 하게 된다.

단독운전상태가 지속되는 가운데 배전계통측의 전원이 회복될 경우 양측의 전압 위상차에 의해 단락 및 탈조 등의 사고가 일어날 가능성이 있을 뿐만 아니라, 선로작업을 위해 선로를 차단한 상태에서 작업원이 선로작업시 감전의 위험도 높다.

분산전원 연계시 고려사항

대책

단독운전 발생후 0.5초 이내에 차단할 수 있는 보호장치를 시설한다. 발전기의 출력과 부하의 상태의 균형이 무너지면 일시적으로 주파수(UFR, OFR)와 전압(UVR, OVR)의 변동이 출렁거리며, 역전력(RPR)이 발생되는 것을 검출하는 보호계전기를 설치하여 보호하며, 또한 전송차단 방식의 채용이 바람직하다.

전력품질

전압변동

(1) 문제점

배전계통의 전압관리는 변전소에서 부하에 이르기까지의 전력조류가 단방향이면 부하의 변동에 의해 배전선에 흐르는 전류가 변화하여 전압이 변동하더라도, 전압은 변전소 인출부로부터 배전선 말단을 향해 단조감소 하기 때문에 선로의 전압조정은 LDC(Line Drop Compensation)방식 및 변압기의 탭 조정 등으로 비교적 쉽게 수행할 수 있다. 하지만, 배전선로의 도중에 분산전원이 도입되어 전력계통으로 역조류가 발생하게 되면 연계지점의 전압이 높아지기 때문에 적정전압 유지가 어려워진다.

분산전원 연계시 고려사항

(2) 대책

연계점에 SVC, STATCOM 등을 설치하여 전압제어를 실시한다.

역률

(1) 문제점

배전계통에서 역률저하는 전압강하 증대로 인한 전압변동, 전력손실 증대로 유효전력의 공급한계 등의 측면에서 대단히 중요하다.

(2) 대책

전력용 콘덴서, 분로 리액터, SVC, STATCOM 등 설치하여 역률을 90% 이상 유지시킨다.

고조파

(1) 문제점

분산전원은 인버터로 직·교류변환을 하기 때문에 고조파가 발생하게 된다. 고조파의 발생량은 인버터의 방식에 따라 다르지만, 그것이 계통의 허용량을 초과하게 될 경우는 전력계통에 접속되어 있는 타 부하의 동작에 악영향을 초래할 우려가 있다.

(2) 대책

연계용 변압기(Y-△), 능동 또는 수동 필터 채용, PWM방식 인버터 사용 등

주파수 → [OFR, UFR]

분산전원의 계통투입, 분리시 일시적으로 주파수의 변동이 나타난다.

순시전압변동 → [OVR, UVR]

분산전원의 계통투입, 분리시 일시적으로 전압의 변동이 나타난다.

단락전류 증대

(1) 문제점

분산전원이 배전계통에 연계하여 운전하고 있을 경우, 계통 사고시 분산전원의 발전기의 단락전류가 기여하여 계통의 단락용량이 증가시킨다.

(2) 대책

차단기의 단락용량을 초과하는 경우는 한류 리액터(CLR) 및 초전도한류기(SFCL)와 같은 단락전류 저감장치를 설치한다.

보호협조

문제점

고장전류 조류의 양방향 특성으로 인한 보호기기의 오동작, 재폐로 협조의 어려움(분산전원 분리되기 전에 재폐로가 되면 양측 전원 모두가 피해가 우려) 등의 보호협조 문제가 따른다.

대책

원칙적으로 배전계통에 단락 및 지락사고가 발생하였을 경우 또는 분산전원 측의 단락 및 지락사고가 발생된 경우 사고파급 확대를 방지하기 위하여 단락전류를 공급하고 있는 전원을 신속하게 차단해야 한다.

연계선로의 단락 및 지락고장시 무방향성 계전기(51, 51G)가 오동작의 우려가 있는 경우는 방향성 요소를 갖는 계전기(67, 67G)를 사용하여야 하며, 배전계통의 재폐로 기능을 조정하기 위한 재폐로 장치를 구비하여야 한다. 이를 통해서 분산전원이 분리되기 전에 재폐로를 금지하도록 하여야 한다.

계통의 재병입

재투입시 전압, 주파수, 위상 동기화가 필요하므로 동기화 장치를 설치하여야 한다. 재투입시 계통의 전압 및 주파수가 정상범위로 복원된 이후 5분간 유지되지 않으면 재병입 하지 않는다.

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