케이블 충전 전류의 발생 원인, 영향 및 대책

케이블 충전 전류의 발생 원인, 영향 및 대책

 

1. 케이불의 충전전류 발생원인

  1) 케이블은 정전용량이 커서 충전전류가 커지는데 케이블의 정전용량은 다음 식으로 주어진다.

    식에서 D 는 선간거리이고 r 은 케이블 도체의 반경이다.
  2) 즉, 케이블의 정전용량은 ⑴ 길이가 길수록, ⑵ 선간거리가 가까울수록, ⑶ 도체 반경이 클수록 커진다.
  3) 특히 3 심 케이블의 경우는 선간거리 D 가 가공전선에 비해 매우 작기 때 문에 정전용량이 매우 커진다.
  4) 정전용량에 교류전압이 인가되었을 때 흐르는 전류는 다음식으로 주어진다.

  5) 충전전류가 발생하는 원인은 식(1)에 의해서 정전용량이 큰 장거리 송배전 선로 또는 지중 케이블 선로에 식(2)에 의해서 전류가 흐르기 때문에 발생 한다.

2. 충전전류의 영향

  1) 장거리 Cable 전송로는 가공전선로에 비해서 그 정전 용량이 30 ~ 40  배로 커진다. 거기다 전압까지 높아지면 교류의 경우는 그 충전전류가 매우 커져서 유효전류를 송전할 수 있는 여유가 매우 적어진다.
  2) 페란티 현상을 일으켜서 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아지는 현상이 발생한다.
  3) 충전전류는 진상전류로 발전기에 자기여자 현상을 일으켜서 발전기 전압 조정기로 여자전류를 낮게 해도 자기여자 현상에 의해서 발전기 단자전압이 과도하게 상승하는 현상이 발생한다.
  4) 충전전류는 전압보다 위상이 90° 앞서 있어서 차단기가 충전전류를 차단할 때 재점호가 발생해서 정상전압의 4 배 이상의 이상전압을 유기한다.

3. 충전전류에 대한 대책

  1) Shunt Reactor 를 설치해서 케이블의 정전용량을 상쇄시킨다.
  2) 계통의 중성점을 직접접지 해서 차단기 동작시 선로의 잔류전하가 신속히 대지로 방류되도록 한다.
  3) 직류송전방식(HVDC)으로 송전한다. 직류의 경우는 선로의 정전용량과 무관하므로 선로에 충전전류가 흐르지 않아서 송전 및 배전 용량을 증가시킬 수 있다.
  4) 지중 케이블의 경우는 3 심 케이블을 사용하지 말고, 단심 케이블 3 가닥을 사용해서 정전용량을 감소시킨다.
  5) 충전전류 차단시에 재점호를 방지하기 위해 차단기의 고속차단을 시행한다.