전력계통의 고장전류 의미 및 대책 | 차단용량 초과시 문제점

2023년 여름 전력수요는 93,615MW를 기록하며 여름철 최대수요를 경신하였습니다.

이처럼 우리나라 전력수요는 지속적인 증가추세를 보이고 있습니다.

안정적인 전력공급을 위한 전력계통의 확장은 설비고장으로 인한 고장전류 초과라는 문제점을 안고 있습니다.

 

핵심요약입니다.

1. 고장전류 : 전력선의 지락 등 설비 고장 시에 흐르는 전류
2. 차단용량 : 계통에서 발생한 고장전류를 차단할 수 있는 차단기의 차단능력

 

1. 전력계통 고장전류

 

 

 

우리나라 전력계통은 765, 345, 154kV 송전 및 변전설비로 이루어져 있습니다.

지속적인 전력수요의 증가는 전력계통 규모를 확장하는 계기가 되었습니다.

이로 인해 고장발생 시 고장전류가 증가하고, 차단기 차단용량이 부족한 개소가 발생하고 있습니다.

 

전력계통 고장

 

고장전류 : 전력선에서 발생하는 단락 및 지락 등 설비 고장 발생 시에 흐르는 전류

차단용량 : 계통고장으로 발생되는 고장전류를 차단할 수 있는 차단기의 차단능력

 

여기서 고장전류의 크기는 정상 운전 시의 전류에 비해 수십 배에 달하기도 합니다.

전압별 차단기의 차단용량은 다음과 같습니다.

 

전압	차단기 정격차단용량
765kV	50kA
345kV	40kA, 50kA, 63kA
154kV	31.5kA, 50kA

 

만약 고장전류의 크기가 차단기의 정격을 초과한다면 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있습니다.

 

• 차단용량 초과 시 차단실패로 이한 인근계통 광역정전 발생 가능
• 차단기 소손 및 폭발, 화재 발생

 

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2. 고장전류 대책

 

 

 

고장전류에 의해 발생되는 여러 문제점을 해결하기 위한 대책을 알아보겠습니다.

대책을 추진하기 위해서 고려해야 할 사항은 경제성과 계통신뢰도입니다.

 

1. 345kV  변전소간 154kV 연계선로 분리
2. 345kV 및 154kV 모선분리
3. 한류리액터 설치
4. 차단기 교체(345kV : 50kA 또는 63kA, 154kV : 50kA)
5. 여름 및 겨울철 계통상황에 맞는 계통구성 변경(전력거래소 주관)

 

여기서 가장 효과적인 방법은 차단기의 차단용량을 높여주는 것입니다.

그러나 차단기를 교체하는 대책은 경제적으로 부담이 됩니다.

 

그래서 현재 한전에서 사용하는 방법은 계통분리입니다.

154kV 선로를 한쪽에서만 개방하는, 즉 편단개방 형태로 운영하고 있습니다.

그리고 일부 345kV 변전소에서는 345kV 및 154kV 모선을 분리해서 운전하고 있습니다.

계통에 관한 결정은 전력거래소와 한전의 협의하에 이루어지고 있습니다.

 

한전뿐만 아니라 고객 측 차단기도 용량을 높여줄 필요성이 있습니다.

 

• 전기공급약관 제53조 6항에 의거 고객이 부담하여 교체 시행
• 한전에서 차단용량 초과사실 및 차단기 교체 필요성 고객 안내 시

 

고객소유의 차단기를 설치할 경우에는 고장전류를 신속하게 차단할 수 있는 차단용량을 갖추어야 합니다.

만약 고장전류가 증가하여 차단용량을 초과할 경우에는 고객부담으로 교체하여야 합니다.

 

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지금까지 전력계통에서의 고장전류 및 차단용량의 문제점 및 대책에 대해 알아보았습니다.

현재 우리나라는 전력수요가 지속적으로 증가하고 있으며, 고장전류 초과로 인한 문제점을 안고 있습니다.

광역정전 등의 피해가 발생하지 않도록 충분한 대책을 세워야 할 것입니다.