분산형전원 배전계통 연계*

신개념에너지

스마트 그리드
마이크로 그리드
전기자동차 전원공급설비
V2G
전력저장장치
ESS의 제어기술
이차전지를 이용한 전기저장장치의 시설
ESS의 안전강화
리튬이온 축전지
ESS 안전의 문제점과 대책
SMES(초전도 에너지 저장장치)
초고용량 커패시터
이차전지
압축공기 에너지 저장장치(CAES)
분산형 전원
분산형 전원 배전계통 연계기술

목차(분산형전원 배전계통 연계)

분산형전원 배전계통 연계

1️⃣분산형전원 연계

1)연계점

• 일반선로 : 한전계통에 연결되는 지점
• 전용선로
  • 특고압 : 한전의 변전소 내 인출 개폐장치 단자
  • 저압 : 변압기의 2차측 인하선 또는 단자

2)접속설비

• 분산형전원설비에 이르기까지의 전선로와 이에 부속하는 개폐장치 등의 설비

3)접속점(책임한계점)

• 분산형전원 설치자 측 전기설비가 연결되는 지점

4)공통 연결점

• 다른 분산형전원 또는 전기사용 부하가 존재하거나 연결될 수 있는 지점

5)분산형전원 연결점

• 분산형전원이 해당 구내계통에 전기적으로 연결되는 분전반 등을 분산형전원 연결점으로 볼 수 있다.

2️⃣연계조건

1)저압 선로

저압 일반선로	분산형전원의 연계용량이 배전용 변압기 용량의25%이하	간소검토	전압 일반선로 누적연계용량이 해당변압기용량의 25%이하
		연계용량평가	저압 일반선로 누적연게용량이 해당 변압기 용량의 25%초과
저압 전용선로	– 분산형전원의 연계용량이 배전용변압기 용량의 25%초과 – 기술요건에 적합하지 않은 경우

• 분산형전원의 연계용량이 500[kW]미만이고 배전용 변압기 누적 연계용량이 해당 배전용 변압기 용량의 50[%]이하인 경우
  • 배전용변압기 누적연계용량이 해당 변압기 용량의 50[%]를 초과하는 경우전용 변압기를 설치한다
  • 분산형전원의 연계용량이 500[kW]미만인 경우에도 특고압 계통에 연계 가능하다
  • 동일한 발전구역 내 연계용량의 총합500[kW]이상도 저압 연계 가능하다
  • 저압연계하는 용량이 150[kW]이상500[kW]미만인경우 설치자가 배전용 지상변압기의 설치공간을 무상으로 제공하며 전용으로 사용한다
  • 연계용량이 250[kW]미만이고 기설 배전용변압기 용량의 50[%]이상에서 연계가 가능한 경우: 기설 배전용변압기를 통해 저압 한전계통에 연계할수 있다
  • 교류 단상220[V]연계용량은 100[V]미만이어야 한다
  • 회전형 분산형전원을 저압 한전계통에 연계할 경우 단순병렬또는 전용변압기를 통하여 연결하여야 한다
  • 저압 연계용 전용 변압기는 무부하 손실이 적은 신품변압기를 신설해야 한다

2)특고압 선로

한전게통변전소 주변압기의 분산형전원 연계 가능 용량으 여유가 있는 경우

• 연계용량이 10,000[kW]이하이고, 특고압 일반선로 상시 운전용량 이하인 경우

특고압 일반선로	간소검토	주변압기 누적연걔용량이 주변압기 용량의 15%이하이고 특고압 일반선로 상시 운전용량의 15%이하
	연계용량 평가	주변압기 누적연계용량의 15%초과하거나 특고압 일반선로 상시 운전용량의 15% 초과
특고압 전용선로	기술요건을 만족하지 못하는 경우

• 연계용량이 10,000[kW]를 초과하거나 특고압 일반선로 누적연계 용량이 해당 선로 상시 운전용량을 초과하는 경우
  • 개별 연계용량이 10,000[kW]초과 20,000[kW]미만인 경우 접속설비를 대용량 배전방식에 의해 연결한다
  • 전용선로 경과지 확보 문제 시 지중 배전선로 구성한다

특고압 전용선로

개별 연계용량이 10,000[kW]이하라도 특고압 일반선로 누적연계용량이 해당 특고압 일반선로 상시 운전용량을 초과하는 경우

3)협의

• 기준에 명시되지 않은 사항은 분산형전원설치자와 한전이 협의하여 결정한다.

3️⃣연계기술기준

1)계통의 전기방식

구분	연계계통의 전기방식
저압 한전계통 연계	교류 단상 220[V]또는 380[V]중 한가지 방식
특고압 한전계통 연계	교류 3상 22,900[V]

2)한전계통 접지와의 협조

• 접지방식이 타 설비에 과전압을 유발하거나 지락고장 보호협조를 방해해서는 안된다.

3)동기화

분산형전원 정격 용량	주파수	전압	위상
500	0.3	10	20
1500	0.2	5	15
2000	0.1	3	10

4)비의도적인 한전계통 가압

• 한전계통이 가압되지 않을 때 가압해서는 안 된다

5)감시설비

• 분산형전원용량의 총합이 250[kW]이상일 경우 전력품질(출력, 운전역률, 전압등)을 감시할 수 있는 장치를 설치하여야 한다.

6)분리장치

• 접속점에는 개방상태를 육안으로 확인할 수 있는 분리장치를 설치하여야 한다.

7)연계 시스템의 건전성

• 전자기 장해로부터 보호
• 내서지 성능

8)한전계통 이상시 분산형전원 분리 및 재병입

• 한전계통 고장 시 가압을 즉시 중지해야 한다
• 한전계통 재폐로와 협조해야 한다
• 전압 이상 시 분리시간

기준전압(공칭전압) 에 대한 비율[%]	분리시간(초)
50	0.16
88	2.0
120	1.0
120	0.16

• 주파수 이상 시 분리시간

분산형전원 용량	주파수 범위[Hz]	분리시간(초)
30[kW]이하	60.5	0.16
	59.3	0.16
30[kW]초과	60.5	0.16
	57~59.8 조정가능	0.16~300 조정가능
	57	0.16

• 재병입 : 정상상태에서 5분간 유지 시 재병입한다

9)분산형전원 이상 시 보호협조

• 분산형전원 고장 시 파급방지를 위해 한전과 보호 협조해야 한다

10)전기품질

• 직류 : 0.5[%]이하 유지
• 역률 : 90[%]이상유지
• 플리커 : 플리커를 방지
• 고조파 : 배전계통 고조파 관리기준을 초과하는 고조파 전류 발생 방지

11)순시전압변도

• 특고압

변동빈도	순시전압변동률
1시간에2회초과~10회이하	3
1일4회초과~1시간2회이하	4
1일 4회이하	5

• 저압
  • 순시전압 변동률 6[%]이하
  • 상시전압 변동률 3[%]이하

12)단독운전

• 단독운전 발생 후 최대 0.5초 이내에 가압을 중지하여야 한다

13)보호장치 설치

• 단락,지락보호장치를 설치하여야 한다
• 전압계전기, 주파수 계전기를 설치하여야 한다
• 단순 병렬 분산형전원의 경우 역전력 계전기를 설치하여야 한다.
  신재생 에너지를 이용하여 50[kW]이하의 소규모 분산형전원으로 단독운전 방지시능을 가진것을 단순병렬로 연결하는 경우에는 역전력 계전기 설치를 생략할 수 있다
• 역송병렬 분산형전원의 경우 단독운전 방지장치를 설치하여야 한다
• 연계 보호기능이 내장된 인버터를 사용하여 연계하는 경우 보호장치를 생략할 수 있다.
  2개이상의 인버터 사용 시 별도의 보호장치를 설치하여야 한다

14)변압기

• 상용주파 변압기 설치
  직류발전원 인버터로부터 직류가 계통 유입되는 것을 방지하기 위해 설치한다

• 상용주파 변압기 설치 예외(다음 조건을 모두 만족하는 경우)
  • 직류회로가 비접지인 경우 또는 고주파 변압기를 사용하는경우
  • 교류 측에 직류검출기를 구비하여 직류 검출 시 교류 출력을 정지하는경우

4️⃣평가사항

1)한전계통 전압의 조정

• 표준전압 및 허용오차의 범위 이내이어야 한다
• 기술요건을 만족하지 못하는경우 연계용량을 제한할 수 있다
• 기술요건 만족을 위해 유효 무효전력을 조정 : 전압 이탈 시 계통에서 분리한다

2)저압계통 상시 전압변동

• 전압 변동률은 3[%]이하이어야 한다
• 전압 변동 유지 불가능 시
  • 계통용량 증설
  • 전용선로 연계
  • 상위전압의 계통에 연계
• 역송전력을 발생시키는 분산형전원의 최대용량은 변압기 용량이여야 한다

3)특고압 계통 상시전압변동

• 전압변동 유지불가능 시
  • 계통용량 증설
  • 전용선로로 연계
  • 상위 전압의 계통에 연결

• 주변압기 OLTC의 빈번한 동작을 야기해서는 안된다

4)단락용량

• 단락용량이 다른 설치자 또는 전기 사용자의 차단기 차단용량을 상회할 우려가 있는경우 한류 리액터 등의 단락전류 제한 설비를 설치하여야 한다

• 조건을 만족하지 못하는 경우
  • 특고압 연계시 : 다른 배전용 변전소 뱅크의 계통에 연계
  • 저압연계시 : 전용변압기를 통해 연계
  • 상위 전압의 계통에 연계
  • 기타 단락 용량에 대한 대책을 강구한다

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목차(분산형전원 배전계통 연계)

분산형전원 배전계통 연계

💯기출문제

○O02 신재생에너지를 이용하여 연계발전 운전을 하고자 한다. 단독발전운전방식으로 운전되는 경우의 문제점과 그 방지대책을 간단히 기술하시오

신재생에너지 발전 시스템이 전력망과 연결되어 운전될 때, 예기치 못한 상황으로 인해 전력망과 분리되어 단독으로 운전되는 경우가 발생할 수 있습니다. 이러한 단독발전 운전은 다양한 문제점을 야기하며, 이를 방지하기 위한 대책이 필요합니다.

단독발전 운전의 문제점

• 전압 및 주파수 불안정: 전력망과 연결되지 않은 상태에서 발전량과 부하량의 불일치로 인해 전압과 주파수가 불안정해져 연결된 기기의 손상을 유발할 수 있습니다.
• 고조파 발생: 비선형 부하의 증가로 인해 고조파가 발생하여 전력품질을 저하시키고, 전력설비의 수명을 단축시킬 수 있습니다.
• 계통 보호장치 오동작: 단독 운전 시 계통 보호장치가 오동작하여 발전 시스템이나 부하에 손상을 입힐 수 있습니다.
• 인명 안전 위험: 전압 및 주파수 불안정으로 인해 감전이나 화재 등의 위험이 증가할 수 있습니다.

단독발전 운전 방지 대책

• 단독 운전 검출 장치: 전압, 주파수, 위상 등을 측정하여 전력망과의 연결 상태를 지속적으로 감시하고, 단독 운전이 발생하면 발전을 중단시키는 장치를 설치합니다.
• 계통 연계 보호 계전기: 전력망과의 연결이 끊어졌을 때 발전 시스템을 신속하게 차단하여 단독 운전을 방지하는 계전기를 설치합니다.
• 무효전력 보상 장치: 발전 시스템에서 발생하는 무효전력을 보상하여 전압 안정성을 확보하고, 전력 품질을 향상시킵니다.
• 고조파 필터: 고조파 발생을 억제하고 전력 품질을 향상시키기 위해 고조파 필터를 설치합니다.
• 정기적인 점검 및 유지보수: 발전 시스템 및 보호 장치에 대한 정기적인 점검과 유지보수를 통해 고장 발생 가능성을 줄입니다.
• 표준화된 설계 및 시공: 관련 규정 및 표준을 준수하여 발전 시스템을 설계하고 시공하여 안전성을 확보합니다.

●O03 분산형 신재생에너지의 계통연계 방법을 설명하시오

분산형 전원 배전계통 연계기술

분산형 전원

계통연계의 목적

• 발전된 전력을 전력망에 공급: 생산된 전력을 전력망에 안정적으로 공급하여 다른 전력 소비자에게 전력을 공급합니다.
• 계통 안정도 유지: 분산형 전원의 출력 변동에 따른 전압 및 주파수 변동을 최소화하여 계통의 안정도를 유지합니다.
• 양방향 에너지 흐름 실현: 필요에 따라 전력망에서 전력을 공급받거나 전력을 공급하는 양방향 에너지 흐름을 구현합니다.

계통연계 방법

1. 인버터를 이용한 계통연계

• 가장 일반적인 방법: 대부분의 분산형 신재생에너지 시스템은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터를 사용하여 전력망에 연결됩니다.
• 기능:
  • 직류 전력을 교류 전력으로 변환
  • 전압, 주파수, 위상을 전력망과 동기화
  • 무효전력을 조절하여 전압 안정화
  • 고조파를 감소시켜 전력 품질 향상
• 장점:
  • 유연한 제어가 가능하여 다양한 계통 조건에 적용 가능
  • 소형화 및 경량화가 가능
• 단점:
  • 인버터의 비용이 상대적으로 높음

2. 직접 연계

• 특수한 경우에 적용: 발전원의 출력 전압과 주파수가 전력망의 전압과 주파수와 일치하는 경우에 적용 가능합니다.
• 장점:
  • 인버터가 필요 없어 시스템 구성이 간단하고 비용이 저렴
• 단점:
  • 적용 가능한 발전원이 제한적이며, 계통 조건 변화에 민감함

3. 전력 변환기를 이용한 계통연계

• 대규모 발전 시스템에 적용: 고압 직류 송전(HVDC) 시스템과 연계하거나, 발전원의 전압을 변환해야 하는 경우에 사용됩니다.
• 장점:
  • 장거리 송전에 유리하며, 전력 품질을 향상시킬 수 있음
• 단점:
  • 시스템 구성이 복잡하고 비용이 높음

계통연계 시 고려 사항

• 안전성: 단락사고, 과전류 등 다양한 이상 상황에 대비하여 보호 계전기를 설치하고, 안전 기준을 준수해야 합니다.
• 신뢰성: 장기간 안정적으로 운전될 수 있도록 시스템의 신뢰성을 확보해야 합니다.
• 경제성: 초기 투자 비용과 운영 유지 비용을 최소화하여 경제성을 확보해야 합니다.
• 계통 영향: 분산형 전원의 출력 변동이 전력망에 미치는 영향을 최소화해야 합니다.

●O05 신재생에너지를 전력계통에 연계하는 경우에 고려하여야 할 사항에 대하여 설명하시오

1. 신재생에너지의 특성 이해

• 간헐성: 태양광, 풍력 등은 기상 조건에 따라 발전량이 변동하기 때문에 안정적인 전력 공급을 위한 보완 대책이 필요합니다.
• 변동성: 발전량이 실시간으로 변동하기 때문에 계통 안정성을 유지하기 위한 정밀한 예측과 제어 기술이 요구됩니다.
• 분산성: 소규모 발전 시스템이 다수 존재하기 때문에 계통 운영의 복잡성이 증가합니다.

2. 계통 안정성 확보

• 주파수 조절: 신재생에너지의 변동성으로 인해 주파수가 불안정해질 수 있으므로, 빠르고 정확한 주파수 조절 시스템이 필요합니다.
• 전압 조절: 전력 수요와 공급의 불균형으로 인해 전압이 불안정해질 수 있으므로, 효과적인 전압 조절 장치가 필요합니다.
• 단락 전류: 단락 사고 발생 시 과도한 전류가 흐를 수 있으므로, 단락 전류를 제한하고 보호 시스템을 구축해야 합니다.

3. 계통 연계 기술

• 인버터: 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 계통에 연계하는 장치로, 계통 안정성 확보에 중요한 역할을 합니다.
• ESS(에너지저장장치): 신재생에너지의 간헐성을 보완하고 계통 안정성을 높이기 위해 ESS를 활용합니다.
• 스마트 그리드: 다양한 에너지원과 소비자를 효율적으로 연결하여 에너지 관리를 최적화하는 시스템입니다.

4. 정책 및 제도

• 신재생에너지 의무할당제(RPS): 신재생에너지 발전량을 의무적으로 확대하는 제도로, 신재생에너지 시장 성장을 촉진합니다.
• 계통 연계 기준: 신재생에너지 시스템이 계통에 안전하게 연계될 수 있도록 기술 기준을 마련하고 관리합니다.
• 경제성 확보: 신재생에너지 발전 비용을 절감하고 경제성을 높이기 위한 다양한 지원 정책이 필요합니다.

5. 기타 고려 사항

• 환경 영향 평가: 신재생에너지 발전 시설 건설 및 운영에 따른 환경 영향을 평가하고 최소화해야 합니다.
• 사회적 수용성: 지역 주민들의 의견을 수렴하고 사회적 합의를 도출하여 신재생에너지 발전을 추진해야 합니다.
• 기술 개발: 신재생에너지 발전 효율을 높이고 새로운 기술을 개발하여 경쟁력을 강화해야 합니다.

●O09 신재생 에너지를 이용한 분산형 전원의 종류를 제시하고 발전전력방식과 계통연계형형태에 대하여 설명하시오

분산형 전원 배전계통 연계기술

1. 태양광 발전

• 발전 방식: 태양광 패널을 통해 태양 에너지를 흡수하여 직류 전력으로 변환하고, 이를 다시 교류 전력으로 변환하여 사용합니다.
• 계통 연계 형태:
  • 인버터 연계형: 대부분의 태양광 발전 시스템이 이에 해당하며, 태양광 패널에서 생성된 직류 전력을 인버터를 통해 교류 전력으로 변환하여 전력계통에 연결합니다.
  • 직접 연계형: 일부 특수한 경우에 사용되며, 태양광 패널에서 생성된 직류 전력을 직접 전력계통에 연결하는 방식입니다.

2. 풍력 발전

• 발전 방식: 풍력 터빈을 이용하여 바람의 운동 에너지를 회전 에너지로 변환하고, 이를 다시 전기 에너지로 변환합니다.
• 계통 연계 형태:
  • 유도 발전기 연계형: 전통적인 풍력 발전 방식으로, 풍력 터빈에 연결된 유도 발전기를 통해 교류 전력을 직접 생산하여 전력계통에 연결합니다.
  • 인버터 연계형: 최근에는 유도 발전기 대신 인버터를 사용하여 직류 전력을 교류 전력으로 변환한 후 전력계통에 연결하는 방식이 주로 사용됩니다.

3. 수력 발전

• 발전 방식: 물의 위치 에너지 또는 운동 에너지를 이용하여 터빈을 회전시키고, 이를 통해 전기를 생산합니다.
• 계통 연계 형태:
  • 발전기 직접 연계형: 수력 터빈에 연결된 발전기를 통해 교류 전력을 직접 생산하여 전력계통에 연결합니다.

4. 지열 발전

• 발전 방식: 지열 에너지를 이용하여 물을 끓여 증기를 발생시키고, 이 증기를 이용하여 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다.
• 계통 연계 형태:
  • 발전기 직접 연계형: 지열 발전소에서 생산된 증기 터빈에 연결된 발전기를 통해 교류 전력을 직접 생산하여 전력계통에 연결합니다.

5. 바이오매스 발전

• 발전 방식: 바이오매스를 연소시켜 발생하는 열에너지를 이용하여 물을 끓이고, 생성된 증기를 이용하여 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다.
• 계통 연계 형태:
  • 발전기 직접 연계형: 바이오매스 발전소에서 생산된 증기 터빈에 연결된 발전기를 통해 교류 전력을 직접 생산하여 전력계통에 연결합니다.

●O12 전력계층에 연계하는 분산형 전원의 용량에 따른 연계방법을 구분하고, 순시전압변동 허용기준에 대하여 설명하시오

분산형 전원은 전력계통에 연계되는 용량에 따라 연계 방식과 허용되는 순시 전압 변동 기준이 달라집니다. 이는 분산형 전원이 전력계통에 미치는 영향이 용량에 따라 다르기 때문입니다.

1. 분산형 전원의 용량에 따른 연계 방식 구분

분산형 전원의 연계 방식은 일반적으로 다음과 같이 구분됩니다.

• 소규모 분산형 전원:
  • 일반적으로 100kW 미만의 소규모 발전 시설입니다.
  • 저압 계통에 간단한 연계 방식으로 연결됩니다.
  • 주로 가정, 상업용 건물 등에서 자체 소비를 목적으로 설치됩니다.
• 중규모 분산형 전원:
  • 100kW 이상 1,000kW 이하의 중규모 발전 시설입니다.
  • 저압 또는 특고압 계통에 연계됩니다.
  • 상업용 건물, 공장 등에서 자체 소비와 계통 연계를 병행하는 경우가 많습니다.
• 대규모 분산형 전원:
  • 1,000kW 이상의 대규모 발전 시설입니다.
  • 특고압 계통에 연계됩니다.
  • 발전 사업자가 운영하는 대규모 발전소 형태로 운영되는 경우가 많습니다.

2. 순시 전압 변동 허용 기준

순시 전압 변동은 분산형 전원의 출력 변동, 계통 사고 등으로 인해 전압이 순간적으로 변동하는 현상을 말합니다. 이러한 전압 변동은 전력 설비의 수명을 단축시키고, 전자 기기의 오동작을 유발할 수 있으므로 허용 기준이 정해져 있습니다.

• 허용 기준:
  • 분산형 전원의 연계 용량, 계통의 종류 등에 따라 허용 기준이 다르지만, 일반적으로 3~5% 이하로 유지되어야 합니다.
  • 특히, 분산형 전원의 출력 변동이 빈번한 경우에는 더욱 엄격한 기준이 적용될 수 있습니다.
• 영향 요인:
  • 분산형 전원의 용량: 용량이 클수록 전압 변동에 미치는 영향이 커집니다.
  • 분산형 전원의 종류: 발전 방식, 출력 특성 등에 따라 전압 변동에 미치는 영향이 다릅니다.
  • 계통의 특성: 계통의 강도, 전력 수요 등에 따라 전압 변동이 달라집니다.

3. 연계 방식에 따른 고려 사항

• 소규모 분산형 전원:
  • 간단한 연계 방식으로 인해 설치 비용이 저렴하지만, 전압 변동에 대한 완충 능력이 부족할 수 있습니다.
  • 주로 자체 소비를 목적으로 설치되므로, 계통 안정도에 미치는 영향은 크지 않습니다.
• 중규모 분산형 전원:
  • 저압 또는 특고압 계통에 연계되므로, 전압 변동에 대한 관리가 필요합니다.
  • 출력 변동을 줄이기 위한 제어 장치를 설치해야 할 수 있습니다.
• 대규모 분산형 전원:
  • 계통 안정도에 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 엄격한 연계 기준을 적용해야 합니다.
  • 전력 품질을 유지하기 위한 다양한 보호 장치를 설치해야 합니다.

4. 결론

분산형 전원의 용량에 따라 연계 방식과 순시 전압 변동 허용 기준이 달라지므로, 각각의 특성을 고려하여 적절한 연계 방식을 선택해야 합니다. 또한, 전력계통의 안정적인 운영을 위해서는 분산형 전원의 출력 변동을 최소화하고, 전압 변동을 허용 기준 이내로 유지하는 것이 중요합니다.

●O20 분산형전원 계통연계 한전기준

한전의 분산형전원 계통연계 기준 주요 내용

• 안전성 확보:
  • 계통 고장 시 보호 기능: 분산형전원이 계통 고장 시 오동작하여 계통에 추가적인 문제를 일으키지 않도록 보호 기능을 강화합니다.
  • 전압 및 주파수 유지: 분산형전원이 계통의 전압과 주파수를 안정적으로 유지하도록 합니다.
  • 역송 방지: 분산형전원에서 계통으로 전력이 역송되는 것을 방지하여 안전사고를 예방합니다.
• 계통 안정성 확보:
  • 무효전력 공급 능력: 분산형전원이 계통에 필요한 무효전력을 공급하여 전압 안정성을 확보합니다.
  • 주파수 조정 능력: 계통 주파수 변동 시 분산형전원이 주파수를 조정하여 계통 안정성을 유지합니다.
• 계통 연계 절차:
  • 계통연계 신청: 분산형전원 설치자가 한전에 계통연계를 신청하고, 한전은 신청 내용을 검토합니다.
  • 계통연계 시험: 계통연계 전에 시험을 통해 분산형전원이 계통연계 기준을 만족하는지 확인합니다.
  • 계통연계 승인: 시험 결과가 적합하면 한전은 계통연계를 승인합니다.

분산형전원 계통연계 시 고려 사항

• 발전원 종류: 태양광, 풍력 등 발전원 종류에 따라 적용되는 기준이 다릅니다.
• 용량: 분산형전원의 용량에 따라 적용되는 기준이 다릅니다.
• 계통 형태: 저압, 특고압 등 계통 형태에 따라 적용되는 기준이 다릅니다.

분산형전원 계통연계 시 유의사항

• 최신 기술 기준 준수: 한전의 기술 기준은 지속적으로 변경될 수 있으므로, 항상 최신 기준을 확인해야 합니다.
• 전문가 상담: 분산형전원 설치 시 전문가와 상담하여 안전하고 효율적인 계통연계를 진행해야 합니다.
• 관련 법규 준수: 전기안전관리법 등 관련 법규를 준수해야 합니다.

1. 기술적인 고려 사항

• 계통 연계 기준 준수: 한국전력공사는 분산형 전원의 계통 연계를 위한 기술 기준을 마련하고 있습니다. 이러한 기준에는 전압, 주파수, 고조파, 역률 등 다양한 기술적인 요구 사항이 포함되어 있으며, 이를 반드시 준수해야 합니다.
• 보호 계전기 설치: 분산형 전원과 전력망 사이에 발생할 수 있는 이상 현상을 감지하고 차단하기 위한 보호 계전기를 설치해야 합니다.
• 변압기 용량: 분산형 전원의 출력 용량에 맞는 적절한 용량의 변압기를 설치해야 합니다.
• 통신 시스템 구축: 분산형 전원의 운영 정보를 수집하고 원격 제어를 위한 통신 시스템을 구축해야 합니다.
• ESS 연계: 분산형 전원과 ESS를 연계하여 전력 품질을 향상시키고, 계통 안정화에 기여할 수 있습니다.

2. 행정적인 고려 사항

• 인허가 절차: 분산형 전원 설치를 위해 지자체의 건축 허가, 전기 안전 관리법에 따른 신고 등 다양한 인허가 절차를 이행해야 합니다.
• 계약 체결: 한국전력공사와 계통 연계 계약을 체결하고, 계약 조건을 준수해야 합니다.
• 요금 체계: 계통 사용료, 전력 판매 단가 등 다양한 요금 체계를 이해하고, 경제적인 운영 방안을 마련해야 합니다.
• 정부 지원 정책: 신재생에너지 발전 지원 정책, REC(Renewable Energy Certificate) 거래 등 정부 지원 정책을 활용하여 경제성을 높일 수 있습니다.

3. 기타 고려 사항

• 유지보수: 분산형 전원의 안정적인 운영을 위해 정기적인 유지보수 계획을 수립하고 실행해야 합니다.
• 안전 관리: 전기 안전 관리 기준을 준수하고, 안전 사고 예방을 위한 조치를 취해야 합니다.
• 미래 기술 동향: 분산형 전원 기술의 발전 동향을 지속적으로 파악하고, 시스템을 업그레이드할 수 있는 여지를 남겨두어야 합니다.

○O22 분산형 전원 배전계통 연계 시 순시전압 변동요건에 대하여 설명하시오

순시전압 변동이란?

순시전압 변동은 분산형 전원의 기동, 정지, 출력 변동 등으로 인해 전력계통의 전압이 짧은 시간 동안 급격하게 변하는 현상을 의미합니다. 이러한 변동은 전기기기의 오동작이나 계통 불안정을 야기할 수 있으므로, 분산형 전원을 계통에 연결할 때는 반드시 이를 고려하여야 합니다.

왜 순시전압 변동을 제한해야 할까요?

• 전기기기 오동작: 순시전압 변동이 클 경우, 민감한 전기기기의 오동작을 유발할 수 있습니다. 특히, 컴퓨터, 통신 장비 등 전자기기는 순시전압 변동에 취약하여 데이터 손상이나 오류를 발생시킬 수 있습니다.
• 계통 불안정: 순시전압 변동은 계통의 안정성을 저해하고, 다른 전력 설비에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 전력 품질 저하: 순시전압 변동은 전력 품질을 저하시켜, 사용자에게 불편을 초래할 수 있습니다.

분산형 전원 연계 시 순시전압 변동 요건

분산형 전원을 배전계통에 연계할 때는 다음과 같은 순시전압 변동 요건을 만족해야 합니다.

• 한전 기술기준: 한전에서는 분산형 전원의 계통연계를 위한 기술기준을 마련하여, 순시전압 변동을 포함한 다양한 기술적 요건을 제시하고 있습니다. 이 기준은 분산형 전원의 종류, 용량, 계통 형태 등에 따라 달라질 수 있습니다.
• IEC 61000-4-31: 국제전기기술위원회(IEC)에서 제정한 전자기 적합성 시험 규격으로, 전력계통 연계 설비의 순시전압 변동에 대한 시험 방법과 허용 기준을 규정하고 있습니다.

일반적으로 순시전압 변동률은 3~5% 이내로 제한됩니다.

순시전압 변동을 줄이기 위한 방법

• 출력 변동 억제: 분산형 전원의 출력을 안정적으로 유지하기 위해 출력 변동을 억제하는 제어 시스템을 도입합니다.
• 에너지 저장 장치(ESS) 활용: ESS를 활용하여 순간적인 전력 수요 변동을 완화하고, 계통 전압을 안정화시킬 수 있습니다.
• 필터 설치: 고조파나 노이즈를 제거하기 위해 필터를 설치하여 전력 품질을 향상시킬 수 있습니다.

결론

분산형 전원의 계통연계 시 순시전압 변동은 필수적으로 관리해야 할 요소입니다. 한전의 기술기준을 준수하고, 출력 변동 억제, ESS 활용, 필터 설치 등 다양한 방법을 통해 순시전압 변동을 최소화하여 안정적인 전력 계통을 구축해야 합니다.

●O23 HVDC의 컨버터의 전류형과 전압형에 대하여 장단점 향후발전전망에 대하여 설명하시오

HVDC 컨버터의 전류형과 전압형 비교 및 발전 전망

HVDC(초고압직류송전) 시스템은 장거리 대용량 전력 송전에 효율적인 방식으로, 컨버터를 통해 교류를 직류로 변환하여 송전하고, 수전단에서 다시 교류로 변환하여 사용합니다. 이때 사용되는 컨버터는 크게 전류형과 전압형으로 나눌 수 있으며, 각각의 특징과 장단점이 있습니다.

1. 전류형 HVDC 컨버터

• 원리: 사이리스터를 이용하여 교류를 직류로 변환하며, 주로 라인 커뮤테이션(Line Commutation) 방식을 사용합니다.
• 장점:
  • 변환 손실이 적어 송전 효율이 높습니다.
  • 대용량 송전에 적합하며, 장거리 송전에 유리합니다.
  • 시스템이 비교적 단순하여 운영 및 유지보수가 용이합니다.
• 단점:
  • 설치 면적이 넓습니다.
  • 무효 전력 보상 설비가 필요합니다.
  • 빠른 제어에는 한계가 있습니다.

2. 전압형 HVDC 컨버터

• 원리: 전압형 소자(IGBT 등)를 이용하여 교류를 직류로 변환하며, 자연 교환(Natural Commutation) 방식을 사용합니다.
• 장점:
  • 설치 면적이 작습니다.
  • 제어 성능이 우수하여 빠른 전력 제어가 가능합니다.
  • 무효 전력 보상이 필요 없거나 적게 필요합니다.
• 단점:
  • 변환 손실이 전류형에 비해 크고, 소자 가격이 비쌉니다.
  • 고주파 노이즈 발생 가능성이 있습니다.
  • 대용량화에 어려움이 있습니다.

3. 전류형과 전압형 HVDC 컨버터 비교표

항목	전류형 HVDC	전압형 HVDC
변환 소자	사이리스터	IGBT 등
변환 방식	라인 커뮤테이션	자연 교환
장점	낮은 변환 손실, 대용량, 운영 용이	작은 설치 면적, 빠른 제어, 무효 전력 보상 불필요
단점	넓은 설치 면적, 무효 전력 보상 필요, 느린 제어	높은 변환 손실, 고가, 고주파 노이즈
주요 용도	장거리 대용량 송전	해상 풍력 연계, 신재생에너지 연계, 전력 시스템 안정화

4. 향후 발전 전망

• 전압형 HVDC의 성장: 전압형 HVDC는 빠른 제어 성능과 소형화, 모듈화 등의 장점을 바탕으로 해상 풍력 연계, 신재생에너지 연계 등 다양한 분야에서 활용이 확대될 것으로 예상됩니다.
• 하이브리드 HVDC: 전류형과 전압형의 장점을 결합한 하이브리드 HVDC 시스템이 개발되어, 더욱 효율적이고 유연한 전력 시스템을 구축할 수 있을 것으로 기대됩니다.
• 인공지능 기반 제어: 인공지능 기술을 활용하여 HVDC 시스템의 운영 효율을 높이고, 계통 안정성을 확보할 수 있을 것으로 예상됩니다.

결론

HVDC 컨버터는 전류형과 전압형 각각의 고유한 특징을 가지고 있으며, 적용 분야에 따라 적합한 컨버터를 선택해야 합니다. 향후에는 전압형 HVDC의 기술 발전과 함께 하이브리드 HVDC 시스템의 등장으로 HVDC 시스템의 활용 범위가 더욱 확대될 것으로 전망됩니다.

●O24 전기설비 판단기준 제283조에 규정하는 계통을 연계하는 단순병렬운전 분산형전원을 설치하는 경우 특고압 정식수전설비, 특고압 약식 수전설비, 저압수전 설비별로 보호장치 시설방법에 대하여설명하시오

전기설비 판단기준 제283조는 계통을 연계하는 단순병렬운전 분산형전원 설치 시 안전을 확보하고 계통의 안정성을 유지하기 위한 보호장치 설치 기준을 규정하고 있습니다. 특고압 정식수전설비, 특고압 약식 수전설비, 저압수전 설비별로 보호장치 시설 방법은 다음과 같습니다.

1. 특고압 정식수전설비

• 주요 보호장치: 과전류계전기, 지락계전기, 역률계전기, 단독운전방지계전기 등
• 설치 목적:
  • 단락 고장 발생 시 분산형 전원을 계통으로부터 분리하여 화재 등의 위험을 방지합니다.
  • 지락 고장 발생 시 고장 구간을 신속하게 차단하여 계통의 안정성을 확보합니다.
  • 역률이 지나치게 낮거나 높은 경우 분산형 전원을 차단하여 계통의 전력 품질을 유지합니다.
  • 분산형 전원이 단독 운전 상태가 되는 것을 방지하여 계통 안정도를 유지합니다.
• 설치 위치: 변압기의 고압측, 분산형 전원의 출력측 등 적절한 위치에 설치합니다.
• 세부 기준: 한전의 계통보호업무처리지침 또는 계통보호업무편람의 발전기 병렬운전 연계선로 보호업무 기준 등을 참고하여 설치합니다.

2. 특고압 약식 수전설비

• 주요 보호장치: 과전류계전기, 지락계전기, 역률계전기, 단독운전방지계전기 등
• 설치 목적: 특고압 정식수전설비와 동일합니다.
• 설치 위치: 변압기의 고압측, 분산형 전원의 출력측 등 적절한 위치에 설치합니다.
• 세부 기준: 특고압 정식수전설비와 유사하게 한전의 관련 기준을 참고하여 설치합니다.

3. 저압수전 설비

• 주요 보호장치: 과전류계전기, 지락계전기, 역률계전기 등
• 설치 목적: 특고압 수전설비와 동일하지만, 저압 특성상 단독운전 방지가 상대적으로 중요하지 않을 수 있습니다.
• 설치 위치: 분산형 전원의 출력측에 설치합니다.
• 세부 기준: 한국전기설비규정(KEC) 등 관련 규정을 참고하여 설치합니다.

공통적으로 고려해야 할 사항

• 보호 협조: 각 보호장치 간에 보호 협조가 잘 이루어져야 오동작이나 미동작을 방지할 수 있습니다.
• 설정 값: 각 보호장치의 설정 값은 분산형 전원의 용량, 계통 조건 등을 고려하여 적절하게 설정해야 합니다.
• 정기 점검: 보호장치는 정기적으로 점검하여 정상적으로 작동하는지 확인해야 합니다.
• 한전과의 협의: 분산형 전원을 계통에 연계하기 전에 한전과 충분히 협의하여 계통 연계 조건 및 보호협조 방안을 마련해야 합니다.

●O29 분산형 전원을 배전계통에 연계 시 고려사항

분산형 전원을 배전계통에 연계 시 고려사항

분산형 전원을 배전계통에 연계할 때는 안정적인 전력 공급과 시스템 안정성 유지를 위해 다양한 기술적, 제도적 요소들을 고려해야 합니다.

1. 기술적 고려사항

• 전압 및 주파수 안정도: 분산형 전원의 출력 변동이 배전계통의 전압과 주파수에 미치는 영향을 분석하고, 이를 안정적으로 유지하기 위한 제어 시스템을 구축해야 합니다.
• 역률 조정: 분산형 전원의 역률을 조정하여 배전계통의 전력 품질을 유지하고, 전력 손실을 최소화해야 합니다.
• 고조파: 분산형 전원에서 발생하는 고조파가 배전계통에 미치는 영향을 평가하고, 고조파 필터 등을 설치하여 고조파를 감소시켜야 합니다.
• 계통 보호: 분산형 전원의 고장 발생 시 계통의 안정성을 유지하기 위해 적절한 보호 계전기를 설치하고, 보호 협조를 구성해야 합니다.
• 섬 효과: 분산형 전원이 많이 연계된 지역에서 배전계통과의 연계가 끊어질 경우 섬 효과가 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위한 대책을 마련해야 합니다.
• 무효 전력 공급: 분산형 전원이 무효 전력을 공급하여 배전계통의 전압을 안정적으로 유지할 수 있도록 해야 합니다.

2. 제도적 고려사항

• 연계 기준: 분산형 전원의 종류, 용량, 설치 위치 등에 따라 다른 연계 기준이 적용되므로, 관련 법규 및 기술 기준을 꼼꼼히 확인해야 합니다.
• 인허가 절차: 분산형 전원 설치를 위한 인허가 절차를 준수해야 합니다.
• 계통 운영: 분산형 전원이 배전계통에 미치는 영향을 분석하고, 계통 운영 방식을 개선해야 합니다.
• 경제성 분석: 분산형 전원 설치 비용, 운영 비용, 수익 등을 종합적으로 고려하여 경제성을 분석해야 합니다.

3. 기타 고려사항

• 주변 환경: 분산형 전원 설치 시 소음, 진동, 전자파 등 주변 환경에 미치는 영향을 최소화해야 합니다.
• 안전성: 분산형 전원 설치 및 운영 시 안전 기준을 준수해야 합니다.
• 유지보수: 분산형 전원의 안정적인 운영을 위해 정기적인 유지보수가 필요합니다.

분산형 전원 연계 시 기대 효과

• 재생에너지 확대: 태양광, 풍력 등 재생에너지 발전을 통해 온실가스 감축 및 에너지 자립도 향상에 기여할 수 있습니다.
• 전력 공급의 안정성 향상: 분산형 전원을 통해 전력 공급의 안정성을 확보하고, 재해 발생 시에도 전력 공급을 지속할 수 있습니다.
• 에너지 효율 향상: 에너지 효율이 높은 분산형 전원을 도입하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있습니다.
• 지역 경제 활성화: 지역 주민이 직접 분산형 전원을 설치하고 운영하여 지역 경제를 활성화할 수 있습니다.

결론

분산형 전원을 배전계통에 연계할 때는 다양한 기술적, 제도적 요소들을 종합적으로 고려해야 합니다. 이를 통해 안정적인 전력 공급을 확보하고, 에너지 효율을 향상시키며, 지속 가능한 에너지 시스템을 구축할 수 있습니다.

○O33분산형 전원을 한국전력공사 개통에 연계할 때 고려하여야 할 사항을 설명하시오 ❯20

●O34축전지 에너지저장장치를 전기 계통에 도입하고자 할 때, ESS를 가장 효율적으로 활용하기 위한 3가지 용도를 설명하고, 각각의 경제성을 B/C측면에서 비교하여 설명하시오

●O35.분산형 전원 배전계통 연계기술기준에 의거하여 한전계통 이상 시 분산형 전원 분리시간에 대하여 설명하시오

분산형 전원은 기존 중앙집중식 전력 시스템에 비해 유연성과 효율성을 높일 수 있는 대안으로 주목받고 있습니다. 하지만 분산형 전원이 배전계통에 연계될 경우, 계통 안정성에 영향을 미칠 수 있는 다양한 문제점이 발생할 수 있습니다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 한전에서는 분산형 전원 배전계통 연계기술기준을 마련하여 안전하고 효율적인 계통 운영을 위한 기준을 제시하고 있습니다.

특히, 한전계통에 이상이 발생할 경우 분산형 전원이 계통에서 분리되는 시간은 계통 안정성에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 이번 글에서는 분산형 전원 배전계통 연계기술기준에서 제시하는 분산형 전원 분리 시간에 대해 자세히 알아보고, 그 의미와 중요성을 살펴보겠습니다.

분산형 전원 분리 시간의 의미

분산형 전원 분리 시간이란 한전계통에 이상이 발생했을 때 분산형 전원이 자동으로 계통에서 분리되는 데 걸리는 시간을 의미합니다. 이 시간이 너무 길면 계통 고장이 확산될 수 있고, 반대로 너무 짧으면 분산형 전원의 운영에 지장을 줄 수 있습니다. 따라서 적절한 분리 시간을 설정하는 것은 계통 안정성과 분산형 전원의 효율적인 운영을 위해 매우 중요합니다.

분산형 전원 분리 시간 규정

분산형 전원 배전계통 연계기술기준에서는 분산형 전원의 종류, 용량, 설치 위치 등에 따라 분리 시간을 다르게 규정하고 있습니다. 일반적으로 한전계통에 이상이 발생한 후 분산형 전원이 최대 0.5초 이내에 계통으로부터 분리되어야 합니다.

• 0.5초 이내 분리: 이는 계통 고장 발생 시 분산형 전원이 신속하게 계통에서 분리되어 고장 확산을 방지하고, 계통 안정도를 유지하기 위한 것입니다.
• 분리 시간 조정: 특수한 경우에는 한전과 협의하여 분리 시간을 조정할 수 있지만, 일반적으로는 0.5초 이내 분리가 원칙입니다.

분리 시간이 중요한 이유

• 계통 안정도 확보: 분산형 전원이 계통에 남아있을 경우, 고장 전류가 증가하여 고장 확산을 가속화할 수 있습니다. 따라서 빠른 분리가 계통 고장을 제한하고 안정도를 확보하는 데 중요합니다.
• 보호 계전기 협조: 분산형 전원과 한전의 보호 계전기는 서로 협조하여 고장 발생 시 신속하게 분리되어야 합니다.
• 인명 및 재산 보호: 빠른 분리는 전기 설비의 손상을 방지하고 인명 피해를 최소화하는 데 기여합니다.

분리 시간 확보를 위한 기술

분리 시간을 확보하기 위해 다음과 같은 기술들이 활용됩니다.

• 고속 보호 계전기: 고장을 빠르게 감지하고 분리 신호를 발생시키는 고속 보호 계전기
• 통신 시스템: 분산형 전원과 한전의 보호 계전기 사이의 신속한 통신을 위한 시스템
• 자동 제어 시스템: 분리 신호에 따라 분산형 전원을 자동으로 분리하는 시스템

결론

분산형 전원 배전계통 연계기술기준에서 제시하는 분리 시간은 계통 안정성 확보를 위한 필수적인 요소입니다. 분산형 전원의 증가와 함께 분리 시간에 대한 중요성이 더욱 커지고 있으며, 관련 기술 개발과 제도 개선이 지속적으로 이루어져야 할 것입니다.

○O38수요반응의 의미와 국내에서 시행하고 있는 요금제도를 설명하시오

○O39수소자동차 저장식충전소 설계 시 전기적으로 고려해야할 사항을 설명하시오

●O40.분산형 전원 계통연계용 변압기의 결선방식에 대하여 설명하시오

왜 결선 방식이 중요할까요?

• 고장 특성: 결선 방식에 따라 고장 시 발생하는 전류의 크기와 종류가 달라지며, 이는 보호 계전기 설정에 영향을 미칩니다.
• 계통 안정도: 결선 방식은 계통의 안정도에 영향을 미치며, 특히 분산형 전원의 연계로 인해 발생할 수 있는 계통 불안정 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 합니다.
• 전압 조정: 결선 방식은 변압기의 전압 조정 능력에 영향을 미치며, 이는 전력 품질에 영향을 줄 수 있습니다.

주요 결선 방식

분산형 전원 연계용 변압기의 주요 결선 방식은 다음과 같습니다.

• Y-Δ 결선: 가장 일반적으로 사용되는 방식으로, 1차측은 접지된 Y결선, 2차측은 Delta 결선을 사용합니다. 지락 사고 시 영상 전류가 쉽게 접지될 수 있어 계통 안정도를 높일 수 있습니다.
• Y-Y 결선: 1차측과 2차측 모두 Y결선을 사용하는 방식입니다. 중성점 접지 방식에 따라 다양한 변형이 가능하며, 고조파 문제 해결에 유리할 수 있습니다.
• Δ-Δ 결선: 1차측과 2차측 모두 Delta 결선을 사용하는 방식입니다. 지락 사고에 대한 보호가 어렵고, 고조파 발생이 용이하다는 단점이 있습니다.

결선 방식 선택 시 고려 사항

• 분산형 전원의 종류: 태양광, 풍력 등 발전원의 종류에 따라 적합한 결선 방식이 달라질 수 있습니다.
• 계통의 특성: 계통의 용량, 전압 레벨, 고장률 등을 고려해야 합니다.
• 보호 계전기: 선택된 결선 방식에 맞는 보호 계전기를 선정해야 합니다.
• 고조파: 결선 방식에 따라 고조파 발생량이 달라질 수 있으므로, 고조파 문제 해결 방안을 고려해야 합니다.
• 전압 조정: 변압기의 전압 조정 능력을 고려하여 결선 방식을 선택해야 합니다.

○O45.분산형 전원의 배전계통연계 목적과 연계기술에 대하여 설명하시오

신개념에너지

스마트 그리드
마이크로 그리드
전기자동차 전원공급설비
V2G
전력저장장치
ESS의 제어기술
이차전지를 이용한 전기저장장치의 시설
ESS의 안전강화
리튬이온 축전지
ESS 안전의 문제점과 대책
SMES(초전도 에너지 저장장치)
초고용량 커패시터
이차전지
압축공기 에너지 저장장치(CAES)
분산형 전원
분산형 전원 배전계통 연계기술

목차(분산형 전원 배전계통 연계)

분산형 전원 배전계통 연계

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