지능형 접지 변압기로 섬 그리드 지원

1. 프로젝트 배경

분산형 광발전(PV) 및 에너지 저장 프로젝트는 베트남과 동남아시아 전역에서 빠르게 발전하고 있지만, 중요한 도전 과제에 직면해 있습니다:

1.1 그리드 불안정:

베트남의 전력망은 자주 변동을 겪고 있습니다 (특히 북부 산업 지구에서). 2023년에는 석탄 발전 부족으로 인해 대규모 정전이 발생하여 매일 5백만 달러 이상의 손실이 발생했습니다. 기존 PV 시스템은 효과적인 중성 접지 관리 기능이 부족하여 그리드 장애 시 설비가 손상되거나 안전 사고가 발생하기 쉽습니다. 이는 신뢰할 수 있는 접지 변압기의 중요성을 강조합니다.

1.2 정책 및 안전 준수 압력:

베트남의 2024년 규정은 에너지 저장 시스템이 베트남 전력 그룹(EVN)의 72시간 고립 운전 테스트를 통과하고 고/저 전압 내구성(HVRT/LVRT) 기능을 갖추도록 요구합니다. 전력 전자 장비의 넓은 범위의 배포로 인해 제로 순서 전류와 고조파 문제가 두드러지고, 종종 보호 장치 오작동을 유발합니다. 고성능 접지 변압기는 이러한 준수 요구 사항을 충족하는 데 필수적입니다.

1.3 환경 적응성 요구사항:

높은 온도와 습도(연간 평균 습도 >80%)의 기후는 설비 노화를 가속화하므로, 강력한 부식 방지 및 방습 성능을 갖춘 접지 변압기가 필요합니다. 해안 소금 분무 환경(공기 중 소금 함량 >5mg/m³)은 부식 위험을 더욱 증가시키며, 접지 변압기의 환경 적응성에 더 높은 요구 사항을 제기합니다.

2. 솔루션: 지능형 접지 변압기 시스템

2.1 핵심 기술 설계

지그재그 연결 접지 변압기:

정격 용량 1250kVA, 초저 제로 순서 임피던스 4-6Ω (기존 변압기 30Ω 대비), 단락 내구성 25kA/2s, 대규모 분산 발전소에 완벽하게 적합합니다.

• 고조파 억제 최적화: 통합 Δ-YY 권선 구조와 LC 필터를 통해 3차/5차/7차 고조파를 85% 이상 억제하여 총 고조파 왜곡(THD)을 12%에서 <5%로 감소시키고, 공진으로 인한 설비 손상을 효과적으로 방지합니다. 이 고조파 억제 능력은 접지 변압기의 핵심 안전 기능입니다.
• 환경 적응성 향상: IP54 등급의 보호 케이스; 주요 구성 요소는 나노 세라믹 코팅 처리되어 IEC 60068-2-52 소금 분무 테스트(3000 시간 동안 부식 없음)를 통과합니다. 이러한 보호 조치는 혹독한 환경에서 접지 변압기의 장기적인 신뢰성을 보장합니다.
• 열 관리 설계: 알루미늄 합금 열 싱크와 강제 공기 냉각 시스템을 장착하여 45°C의 주변 온도에서 온도 상승을 55K 이하로 제어합니다. 이 효율적인 열 관리 시스템은 열대 기후에서 접지 변압기의 안전 운전에 결정적입니다.

2.2 지능형 모니터링 및 보호 시스템

통합 센서 모듈: 권선 온도, 부분 방전, 절연 상태를 실시간으로 모니터링하며, 데이터는 밀리초 내로 현지 SCADA 및 클라우드 플랫폼(예: Hoymiles S-miles Cloud)에 동기화됩니다. 지속적인 모니터링은 접지 변압기의 안전성을 크게 향상시킵니다.

보호 논리 조정:

• 회로 차단기 조정: 그리드 전압이 20%UN으로 떨어지는 것을 감지하면 10초 내에 접지 모드를 자동으로 전환합니다 (베트남의 저전압 잠금 요구 사항 충족)
• 아크 결함 감지(AFCI) 시스템 통합: 결함 회로를 0.5초 내에 차단하여 접지 결함으로 인한 화재를 방지합니다. 이 빠른 보호 논리는 접지 변압기와 원활하게 통합됩니다.

2.3 지역화 개선

그리드 준수: EVN 요구 사항인 고립 테스트 모드를 지원하여 그리드 중단 후 에너지 저장 공급으로의 무鏠 전환을 시뮬레이션합니다. 접지 변압기는 이 중요한 테스트를 통과하는 핵심 구성 요소입니다.

사전 설치된 밀봉 선 인터페이스는 베트남의 의무적인 계측실 밀봉 요구 사항을 충족합니다.

유지보수 편의성: 설계 수명 ≥25년; 유지보수 주기를 3년으로 연장하여 열대 지역에서 O&M 비용을 크게 줄입니다. 접지 변압기의 내구성은 수명 주기 비용을 크게 낮춥니다.

3. 달성된 결과

3.1 향상된 안전성 및 신뢰성

그리드 장애 시 15ms 내에 중성 접지 전환을 달성(베트남의 50ms 표준을 초과), 중요한 부하(예: 공장 생산 라인)의 연속 운전을 보장합니다. 접지 변압기의 빠른 장애 관리는 2024년 하노이 산업 지구 프로젝트에서 배포된 후 장비 고장률을 85% 줄이고 접지 관련 사고를 완전히 제거했습니다.

3.2 경제적 이점 및 규정 준수

• 벌금 위험 감소: "그린 인더스트리 법안(Green Industry Act)"의 탄소 배출 요건을 충족하여 연간 수익의 3%에 달하는 벌금을 회피함.
• 투자 회수 기간 단축: 유지보수 비용 절감(35% 감소)과 가동 중단 손실 감소를 통해 IRR이 2~3%p 증가하고, 투자 회수 기간이 5.8년에서 4.2년으로 단축됨.

3.3 강화된 계통 지원 능력

동적 조정 테스트 통과: EVN의 유연한 운전 명령 하에(계통 부하 <75% 시), 설치 용량의 최대 30%까지 전력 조절을 지원하여 발전소가 주파수 조정 시장(FRM)에 참여할 수 있음. 접지변압기에서 제공되는 안정적인 중성점을 통해 이러한 계통 지원 기능이 가능해짐. 호치민시의 시범 프로젝트에서 무효전력 지원을 통해 발전소는 보조 서비스에서 추가로 12%의 수익을 창출함.