HVDC 그리드에서 Filter Earthing Switch(FES)의 역할

고압 접지 스위치 정의
고압 접지 스위치는 설비 점검이나 문제 해결 시 안전을 보장하기 위해 고압 전기 장비나 선로를 지면에 연결하는 기계식 스위칭 장치입니다. 이는 일반적으로 고압 회로 차단기, 격리 스위치, 변압기 등과 같은 장치 옆에 설치되어 필요할 때 고압 회로를 신속하고 안정적으로 접지합니다.

HVDC 네트워크에서 필터 접지 스위치의 역할:
필터 접지 스위치의 주요 기능은 패시브 AC 필터(ACF)의 끝 부분을 접지하여 액티브 필터(APF)가 작동하지 않을 때 ACF가 정상적으로 작동할 수 있도록 하는 것입니다. 이러한 설계는 전력망의 조화파가 크고 시스템의 조화 저항 상태가 좋지 않은 경우 5차 및 7차 조화파 문제를 해결하여 필터 장비의 용량과 운전 안전성을 향상시킵니다.

필터 접지 스위치의 위치는 그림 1의 빨간 원으로 표시되어 있습니다:

고압 직류(HVDC) 시스템에서 필터 접지 스위치의 동작 순서는 시스템의 안전하고 안정적인 운전을 보장하는 데 중요합니다. 다음은 정상 운전 상태에서 필터 접지 스위치의 동작 절차와 주의사항입니다:

정상 운전 상태

접지 스위치 상태: 정상 운전 중에는 필터 접지 스위치(GS)가 켜져 있어 필터가 정상적으로 작동하도록 합니다.

동작 절차
준비 작업

• 운전 지시 받기: 관제 센터 또는 다른 권한 있는 인원으로부터 명확한 운전 지시를 받습니다.
• 정보 확인: 필터와 접지 스위치의 번호를 확인하여 잘못된 동작이 발생하지 않도록 합니다.

필터 차단

• 회로 차단기 차단: 먼저 필터를 시스템에 연결하는 회로 차단기(CB)를 차단하여 필터가 시스템에서 완전히 분리되도록 합니다.
• 격리 스위치 FD (HV) 차단: 회로 차단기가 차단된 후, 필터를 HV 폴 사이드 필터 격리 스위치(FD (HV))로부터 분리하여 필터가 시스템에서 더 확실하게 분리되도록 합니다.

잔류 전하 확인

• 잔류 전압 측정: 적절한 전압 검출 장비를 사용하여 필터 커패시터 뱅크의 잔류 전압을 측정하여 전압이 안전한 수준으로 떨어졌는지 확인합니다.
• 측정 결과 기록: 측정 결과를 기록하여 완전한 운전 기록을 유지합니다.

필터 접지 스위치 GS (HV) 닫기

• 격리 스위치 상태 확인: 격리 스위치 FD (HV)가 꺼져 있고 격리 스위치 FD (NB) (NB 측 필터 격리 스위치)가 켜져 있는지 확인합니다.
• 수동 또는 전기 동작: 운전 매뉴얼에 따라 필터 접지 스위치 GS (HV)를 수동 또는 전기적으로 닫습니다.
• 접지 상태 확인: 접지 스위치의 상태 표시기를 확인하여 접지 스위치가 제대로 닫혔는지 확인합니다.

필터 접지 스위치 GS (NB) 닫기

• 격리 스위치 FD (NB) 차단: 접지 스위치 GS (HV)를 닫은 후, 격리 스위치 FD (NB)를 차단합니다.
• 접지 스위치 GS (NB) 켜기: 격리 스위치 FD (HV)와 FD (NB) 모두가 꺼져 있음을 확인한 후, 필터 접지 스위치 GS (NB)를 켭니다.
• 접지 상태 확인: 접지 스위치의 상태 표시기를 확인하여 접지 스위치가 제대로 닫혔는지 확인합니다.

재확인
전압 재측정: 접지 스위치 GS (NB)를 닫은 후, 필터 커패시터 뱅크의 전압을 다시 측정하여 전압이 완전히 0으로 방전되었는지 확인합니다.
재측정 결과 기록: 재측정 결과를 기록하여 완전한 운전 기록을 유지합니다.

완료

• 안전 확인: 필터가 신뢰성 있게 접지되고 작업 영역이 안전한지 확인합니다.
• 완료 보고: 운전을 완료한 것을 관제 센터 또는 다른 권한 있는 인원에게 보고하고, 운전 시간과 결과를 기록합니다.

상호 연동 메커니즘

• 상호 연동 요구 사항: 필터 접지 스위치 GS (HV)를 켜기 전에 격리 스위치 FD (HV)와 격리 스위치 FD (NB)가 꺼져 있어야 합니다.
• 이차 확인: 필터 접지 스위치 GS (NB)를 닫기 전에 격리 스위치 FD (HV)와 FD (NB)가 모두 꺼져 있는지 확인합니다.
• 자동 상호 연동: 시스템은 잘못된 동작으로 인한 안전 사고를 방지하기 위한 자동 상호 연동 기능을 가져야 합니다.

기술 요구 사항
분 단 능력
분 단 능력 필요 없음: 필터 접지 스위치(FES)는 분 단 능력이 필요하지 않습니다. 이는 부하 하에서 회로를 분 단할 필요가 없다는 의미입니다.

방전 능력
방전 필터: 필터 접지 스위치는 격리 스위치 FD (NB)를 통해 중성선에 연결된 부분 방전 필터를 신뢰성 있게 접지할 수 있어야 합니다. 이는 유지보수 또는 대수리를 수행할 때 필터 커패시터 뱅크의 잔류 전하가 완전히 방전되도록 보장합니다.

연결 능력

연결 능력 필요 없음: 접지 스위치 FES는 연결 능력이 필요하지 않습니다. 대부분의 경우, 일반적인 접지 스위치를 사용하여 이를 충족할 수 있습니다.

유지보수

필터가 분리된 후 유지보수: 필터 접지 스위치 FES의 유지보수는 필터가 분리된 후에 수행하여 작업자의 안전을 보장합니다.

내압 특성
열린 접점과 DC 전압 내압: 열린 접점과 DC 전압 내압은 폴과 중성선에 연결된 다른 장치와 동일해야 합니다. 이는 고압 환경에서 필터 접지 스위치의 신뢰성과 안전성을 보장합니다.

운전 특성

• 낮은 누설 전류: 일반적으로 필터 접지 스위치는 매우 낮은 누설 전류를 제외하고는 정상적인 전류가 통과하지 않습니다.
• 켜짐 능력: 필터 접지 스위치는 HVDC 네트워크에서 필터 트랩 충전 전류를 켤 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 이는 필요할 때 필터가 신뢰성 있게 접지될 수 있도록 보장합니다.

표준 및 등급
IEC 표준: IEC 표준에 따르면, 필터 접지 스위치의 등급은 대부분 E0입니다. E0 등급은 스위치가 정상 운전 중에 전류를 분 단할 필요가 없으며, 기본적인 접지 및 방전 기능만 필요하다는 것을 의미합니다.

다음은 Coelme-Egic 회사에서 제조한 HVDC 접지 스위치의 예입니다: