고장 전류 제한기 | 설치 및 연구 가이드

James

필드: 전기 운용

China

1 고장 전류 제한기(FCL) 설치 위치

발전기 단자에서:이 위치에 FCL을 설치하면 고장 시 그리드의 단락 전류 수준을 줄이고, 발전기에 대한 기계적 및 열적 스트레스를 최소화하며, 결과적으로 장비와 기기의 손실을 줄입니다.
공장 배전소에서:이 위치의 단락 전류 수준은 일반적으로 매우 높습니다. FCL을 설치하면 고장 전류를 크게 억제할 수 있습니다.
전체 버스바에 걸쳐:부하 수요 증가로 더 큰 변압기가 필요할 때, 기존의 회로 차단기와 분리 스위치를 교체할 필요가 없습니다. 더 높은 전력 수준에서는 고용량 저임피던스 변압기를 사용하여 전압 조정을 유지하면서 변압기의 고장 전류 스트레스를 제한할 수 있습니다. 변압기의 고전압 측에서 고장 전류를 제한한 후, 중간 전압 버스바에서의 단락으로 인해 고전압 버스바의 전압 강하가 미미하게 됩니다.
네트워크 연결선에서:네트워크 연결 지점에 FCL을 설치하면 전력 흐름 제어, 전압 안정성, 공급 안정성, 시스템 안정성, 그리고 교란 완화 측면에서 상당한 이점을 제공합니다.
버스바 연결 지점에서:별도의 버스바를 FCL로 연결한 후, 단락 전류의 영향이 크게 증가하지 않습니다. 한 버스바에서 고장이 발생하면 SFCL의 전압 강하가 고장 버스바의 전압 수준을 유지하도록 도와줍니다. 여러 버스바를 연결하면 변압기의 병렬 운전이 가능해져 시스템 임피던스를 줄이고, 전압 조정 능력을 향상시키며, 탭 변경 변압기의 필요성을 없애줍니다. 한 버스바의 여유 전력이 다른 버스바의 부하를 공급하여 변압기의 정격 용량 활용도를 향상시킵니다.
전류 제한 리액터 위치에서:정상 조건에서는 FCL이 전류 제한 리액터를 단락시켜 불필요한 전압 강하와 전력 손실을 피합니다.
변압기 피더에서:변압기 피더에 FCL을 설치하면 하위 장비를 보호하고 스위칭 작업 중의 인러시 전류를 줄입니다.
버스바 피더에서:변압기 피더에 FCL을 설치하지 않는 경우, 버스바 피더에 설치해야 합니다. 이는 더 많은 FCL 장치가 필요할 수 있지만, 정상 및 고장 조건에서 버스바의 손실을 줄여줍니다.
지역 발전기 연결 지점에서:FCL은 추가적인 분산 발전 소스(예: 열 발전소, 풍력 발전소)를 연결하는 데 매우 유익하며, 이러한 소스가 전체 단락 전류에 기여하는 정도를 줄입니다.
열린 루프 닫기:중간 전압 네트워크에서는 고장 전류가 높아 루프가 종종 열려있는 경우가 있습니다. FCL을 사용하여 이러한 루프를 닫으면 공급 안정성, 전압 균형, 네트워크 손실 감소를 개선할 수 있습니다.

2 고장 전류 제한기 연구 방향

현재 FCL 응용은 개별 프로젝트로 제한되어 있습니다. 대규모 배포를 위해서는 다음과 같은 연구 분야가 급히 필요합니다:

FCL이 전력 전송 용량을 향상시키는 역할과 그에 따른 그리드 안정성에 대한 영향을 조사하고, 전력 시스템 안정성 요구 사항을 충족하는 기본 매개변수를 제안합니다.
전형적인 지역 그리드 구조를 기반으로 FCL의 최적 설치 위치와 용량 구성에 대해 연구하고, 시스템 안정성과 장비의 열적/기계적 내구성 요구 사항을 모두 충족하는 주요 매개변수를 결정합니다.
다수의 FCL 간 또는 FCL과 기존 FACTS 장치 간의 조정 및 제어 전략을 연구합니다.
FCL 제어와 기존 시스템 제어 및 계전기 보호 체계와의 통합을 조사합니다.
기존 그리드 조정 및 제어 시스템에 FCL 제어를 통합하는 방법을 연구합니다.
다양한 부하 위치에서 FCL과 전력 시스템 사이의 상호 영향을 분석하고, 해당 완화 전략을 개발합니다.
대규모 상호 연결된 전력 그리드에서 FCL의 역할을 탐색합니다.

FCL은 고전압, 고출력 장치이며, 신뢰성과 비용 효율성이 중요한 성능 지표입니다. 신뢰성을 향상시키려면 합리적인 회로 구조와 성숙한 제어 전략뿐만 아니라 설계와 제어의 단순성도 필요합니다. 크기, 무게, 비용을 줄이는 시스템 설계 최적화는 FCL 연구의 중심 목표입니다. 또한, 제어 시스템의 간섭 저항력과 운영 안정성은 신뢰성 있는 고장 전류 제한을 위해 필수적입니다.

FCL의 또 다른 문제점은 정상 운전 중에는 활성화되지 않아 그리드 투자 비용을 증가시키는 것입니다. 배전 네트워크에서는 다양한 전력 품질 보상 장치(Dynamic Voltage Restorers (DVR), Unified Power Quality Conditioners (UPQC), Advanced Static Var Generators (ASVG), Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES))가 종종 설치되어 전력 품질을 개선합니다. 만약 장치가 정상 조건에서는 여러 보상 기능(전력 품질 개선)을 제공하고, 시스템 고장 시 즉시 고 임피던스를 제공하여 고장 전류를 제한할 수 있도록 설계된다면 다기능성을 달성할 수 있습니다. 이러한 장치는 기존 FCL보다 개선된 전류 제한 원칙과 성능을 제공할 수 있을 것입니다.

3 고장 전류 제한기의 현재 이슈

새로운 보호 장치로서 FCL은 점점 더 많은 관심을 받고 있으며, 전력 시스템에서의 미래 적용은 유망해 보입니다. 그러나 그 잠재적인 영향과 효과를 분석하는 것은 피할 수 없는 과제입니다. 주요 현재 이슈는 다음과 같습니다: