70. 765kV 계통 보호계전방식

SRC:

http://www.keca.or.kr/home/1_library/70/765powersystem.htm

황 상 기 <한전 서울연수원 부교수>

1. 서론  우리나라의 전력계통은 지속적인 경제성장에 따른 전력수요의 증가로 전력공급 능력확보와 합리적인 송변전 설비 확충이 요구되고 있어, 현재의 345kV 송전전압을 상위의 765kV로 격상을 준비하고 있으며 2001년에는 운전을 개시할 것으로 전망되고 있다.  그런데 765kV 계통은 송전용량이 대폭적으로 증가하기 때문에 사고가 발생하면 계통에 미치는 영향이 매우 클 것으로 예상된다. 따라서 765kV 계통보호시스템은 종래의 345kV 계통에 적용하던 보호계전시스템에 비하여 한층 고속도, 고감도, 고신뢰도일 것이 요구된다.  또 송전선은 2회선 철탑이므로 양회선에 걸친 사고로 루트단절이 되면 대전원 탈락에 의하여 계통안정도 유지에 치명적인 영향을 줄 것이므로 이러한 사고를 감소시키기 위한 대책도 고려되어야 할 것이다.  그리고 765kV 장거리 송전선은 각상간의 정전용량이 크므로 사고상을 차단해도 인접한 건전상으로부터 정전유도전류가 사고점으로 흘러서 호소시간이 길어지며, 풍속 등 주위조건에 따라서는 이 2차 아크전류의 자연소호를 기대하기 어렵다.  사고시의 계통연계를 위해서는 고속도 다상 재폐로방식의 채용이 불가피하므로 2차 아크전류의 소호시간을 단축해서 재폐로시간을 확보해야 한다.  이러한 765kV 계통 및 설비특성에 따라 생기는 여러 가지 문제점을 해소할 수 있는 보호계전방식이 우리 계통에 적용되어야 할 것이다.

2. 765kV 전력설비 개요  가. 765kV 설비개요  우리나라는 산업이 한참 활황을 일으켰던 1970년대 345kV 초고압설비가 처음 도입되어 현재는 전국 계통망을 이루고 있으나 갈수록  전력 사용량이 증가하고 발전소의 설비용량이 대형화되면서 전력수송설비도 자연히 대형화되고 있는 추세이다.  345kV 송전설비와 765kV 송전설비를 한마디로 비교하면 종래의 345kV 초고압 송전설비가 전력수송의 고속도라면, 765kV는 이 보다  두배이상 격상된 초고속 전철과도 같은 수송전압이라 할 수 있다.  미국, 캐나다등 선진국에서는 이미 765kV 송전설비를 운영하고 있고, 구소련과 일본은 이보다 더 높은 1,150kV와 1,000kV를 각각  채택하여 운영하고 있다.  90년 초기의 장기 전력계통 계획 검토시 차기 격상전압으로 500kV, 800kV, 1,000kV급 전압에 대하여 검토하였으며, 각각의 경우에  대한 장단점 등의 검토결과는 다음과 같다.    ① 500kV급 격상시: 소요 루트수가 800kV급의 약1.5배이고, 경과지 소요면적도 2배 이상으로서 송전비용 증가가 예상되며, 경제                       성 및 입지면에서 불리하다.    ② 800kV급 격상시: 기존 345kV 전압의 약2배로서 현재 우리 자체 기술로 가능하며, 건설단가 측면에서 1,000kV급의 약75% 수준                       이다.    ③ 1,000kV급 격상시: 기존 최고 계통전압인 345kV의 약3배에 해당하는 높은 전압으로 경과지 소요면적 및 송전전력 측면에서                         가장 유리하나 계통의 무효전력 수급 및 안정운전 측면에서 바람직하지 못하고, 우리자체 기술로 설비제작                         및 건설에 어려움이 예상된다.    우리와 같은 격상전압별 장단점을 고려하여 차기 격상전압을 800kV급으로 결정하였다. 그리고 송전선로 구성방식을 보면 지금까지  외국의 765kV T/L 경우 모두 1회선 수평 배열 방식이나 우리나라에서는 국토의 이용 및 선로 입지조건의 열악 등으로 2회선 수직  배열 건설이 바람직한 것으로 나타났다.  <표1>은 345kV와 765kV 특성 대비표이며 <표2>는 현재 계획중인 765kV 설비에 대한 개요이다.                       <표1 345kV와 765kV 특성 대비표>                               <표2 765kV 설비개요>      나. 외국의 800kV급 송전현황  현재 외국의 여러 나라에서 운전되고 있는 최고전압 800kV 이상 송전선로 현황을 보면 1965년 캐나다가 765kV를, 1969년 미국  AEP사가 765kV를 최초로 상업운전한 것을 비롯하여 구소련, 브라질, 베네주웰라, 남아공, 폴란드, 헝가리 등에서 765kV급 송전  선로가 운전되고 있다.  구소련의 경우에는 1985년에 1,150kV를 가압하였고, 일본은 자체적으로 1,000kV선로를 건설중에 있으며, 일부구간은 이미 건설  완료하여 500kV로 운전중인데 2000년대 초에 1,000kV로 격상 운전할 계획이다.  참고로 북한의 전압체계를 알아보면 최고전압은 220kV이며 그 이하전압은 154, 110kV이다.  우리나라 765kV 초고압 격상은 2001년에 당진화력-신서산-신안성T/L로 최초의 765kV 초고압 운전을 개시할 계획으로 추진중에 있  으며, 신태백-신가평T/L로는 2002년에 운전할 계획이다.  현재 운전중이거나 건설중인 해외의 800kV 이상의 설비현황은 <표3>과 같다.                       <표3 외국 800kV급 송전선로 현황>

3. 765kV 계통 보호계전방식

가. 보호계전방식의 기본적인 요구 성능  보호계전기는 전력계통에서 발생하는 고장에 대하여 전력공급의 중단을 최소화하고 설비의 손상을 감소시키기 위하여, 차단기와  결합하여 고장부분을 신속히 분리하는 것이 첫째 임무이고, 다른 한편 전력공급의 조기회복을 위하여 재폐로하는 것이 둘째 임무  이다.  또한 사고제거 후에 발생할 수 있는 과부하, 탈조 및 주파수저하 등의 계통사고파급을 방지하는 것도 넓은 의미에서 중요한 임무  라고 할 수 있다.  이와같이 보호계전기가 구비해야하는 주요성능은 신속한 동작, 충분한 검출감도, 선택성 및 신뢰도를 들 수 있는데, 우리나라 전력  계통에서의 765kV 송변전 설비는 전력계통에 미치는 영향이 큰 설비이므로 보호계전기방식 선정에는 이러한 구비요건들이 더욱  강화되어야 할 필요가 있다.  이러한 점을 더욱 강화하기 위하여 다음과 같은 몇가지 기본적인 원칙을 바탕으로 하여야 한다.   1> Digital형 계전장치로 구성한다. (고속도, 고감도)   2> 보호시스템(변성기, 계전기, DC 및 차단기 Trip 코일)을 2계열화 한다.(고신뢰도)   3> 주보호 계전기의 동작시간은 2Cycle 이내로 한다. (고속도, 계통안정)   4> 장치의 자기진단 및 자동감시 기능이 강화되어야 한다. (고신뢰도)   5> 송전루트(2회선)가 동시에 단절되는 것을 최대한 억제해야 한다. (고신뢰도, 계통안정)  Digital형을 적용하는 이유는 765kV 계통특성으로부터 주어지는 문제점들을 극복하면서 기존 Analog형에서는 구현이 곤란한 자기  진단 기능, 고장정보 기록기능, 기타 전력설비 운전정보의 취득과 저장, 분석 기능 등을  Digital형에서는 손쉽게 구현할 수 있어  유리하고 효과적인 보호감시 시스템에 적합하기 때문이다.  동작시간을 2Cycle 이내로 하는 것은 765kV 계통의 과도안정도 검토에서 주보호 임계차단시간(안정도를 유지할 수 있는 최대 사고  지속시간)이 약 9Cycle이고, 후비보호 임계차단시간이 10Cycle임을 감안하여, 이에 여유를 두어 계통안정을 도모하기 위해 목표 고  장제거시간은 3~4Cycle 이내가 필요하다.  즉, 현재 차단기술로 가능한 차단시간을 2Cycle로 볼 때 2Cycle(계전시간)+2Cycle(차단시간)=4Cycle이 된다.  그리고, 송전루트 동시단절 억제는 송전선이 1철탑 2회선이므로 2회선이 모두 차단된다면 중부하시에 계통전체에 미치는 파급영향  이 크게되므로, 이를 최대한 억제할 수 있는 계전방식이 필요하기 때문이다.  위의 기본원칙에 의하여 각 설비 보호계전방식을 아래와 같이 선정할 계획이다.   ◎ 송전선 보호방식 주보호: PCM 전송 각상 전류차동방식 후비보호: 3단계 한시 거리계전방식 전송로: 광Fiber 전송 자동재폐로: 다상 재폐로방식   ◎ 변압기 보호방식 주보호: 비율차동방식(주권선)         전류차동방식(조정권선) 후비보호: 3단계로 한시 거리계전방식 단, 상분할형 변압기이면 주보호는 권선간 전류차동방식  ◎ 모선 보호방식 주보호: 전압차동방식(1.5CB 모선), 위상비교 전류차동방식(2중모선)  ◎ 리액터 보호방식 주보호: 비율차동방식 후비보호: 과전류방식

나. 전력설비 보호방식   1> 송전선 보호계전방식   765kV 송전선은 전력계통의 주간선으로서 고장을 신속하고 확실하게 제거할 수 있는 신뢰성이 높은 보호방식이어야 한다.   또, 2회선 철탑이므로 Route 단절사고를 줄일 수 있는 다상 재폐로방식의 적용이 용이한 보호방식이어야 한다. 따라서, 다음   기본 기능을 가져야 한다.    ① 주보호 계전방식은 동작속도가 2Cycle 이내이고, CB 동작시간을 포함하여 고장 제거시간은 4Cycle 이내이어야 한다.    ② 주보호 계전방식은 다상 재폐로방식의 적용이 가능하도록, 고장상 선택이 확실한 방식이어야 한다.    ③ 보호계전장치의 동작신뢰도를 높이기 위하여, 주보호장치의 후비보호장치는 모두 2계열화한다. 따라서, CT, CB Trip Coil,        전송회로 등도 2계열화한다.    ④ 보호계전장치의 2계열화에 따른 오동작율 증가를 막기위해서, 보호계전장치는 자동점검 감시기능을 구비한 것으로 한다.       따라서 장치의 동작신뢰도 향상, 보수인력 감축과 시대적 기술발전 추세를 감안하여 모든 보호계전장치는 Digital형으로       한다.    ⑤ 전송회로 정상 운전중에 순시Trip하면 재폐로하는 다상 재폐로방식을 적용한다.    ⑥ 고장선로 수동투입시(Swich on to fault) 순시Trip기능을 구비하여야 한다.    ⑦ 1.5CB모선방식에서 인출LS Off 운전시 양측 CB와 LS간에 고장이 발생한 경우에도 보호할 수 있는 기능을 구비해야 한다.       (Sub Protection)    ⑧ 주보호 및 후비보호가 별도의 고장검출 기능을 구비하여 신뢰도를 높여야 한다. CVT Fuse 불량으로 전압이 상실되었을 때       거리계전기가 오동작하지 않도록 VT전압 상실검출(VT Failure Detection) 기능을 구비해야 하며 경보기능이 있어야 한다.    ⑨ 후비보호는 3단계 한시 방향 거리계전방식으로 구성되어야 하며 제1단은 주보호 1,2가 모두 43C(Channel On/Off Swich)       Lock시에만 사용되도록 하여야 한다.    ⑩ 지락고장시 지락 거리계전기의 측정오차를 줄이기 위한 영상 임피던스 보상기능을 구비하여야 한다.    ⑪ 2상 지락고장시 앞선상 거리계전기가 Over reach하여 오동작하지 않도록 해야한다. (Leading Phase Blocking)    ⑫ 중부하 전류에 의한 거리계전기 동작을 방지할 수 있는 기능을 구비하여야 한다. (Blinder, Lens특성 계전기의 부가등)    ⑬ 송전선 단선고장을 검출하여 한시차단 또는 경보할 수 있는 기능(Open Line Fault Detection)을 구비하여야 하고, 동기탈조       검출기능을 구비하여 거리계전기 제1단, 제2단 동작을 저지하는 기능을 구비하여야 한다.    ⑭ 거리계전기는 단락, 지락고장 검출요소(Fault Detection)를 구비하여 거리계전기의 동작신뢰도를 높여야 한다.    ⑮ 송전선로 고장시 고장점을 표정하기 위한 기능을 구비하여 복구의 신속화를 도모하고 송전선 이용율을 증대시킬 수 있도록       해야 한다. 이 경우 정확도를 높이기 위해 상대단 전압을 전송하여 연산하는 방식을 적용한다.   송전선 1차 주보호, 2차 주보호 모두 PCM(Pulse Code Modulation) 전류차동방식으로 하고 관련 CT 사용 Core 분리, CB Trip Coil   2계열화, 신호전송로 2 Route화 및 제어용 전원회로 2계열화 하는 것으로 한다.   차동계전기의 동작신뢰도를 높이기 위하여 고장검출계쩐기(FD: Fault Detector)를 두며 Trip회로는 AND 접속한다. 이 FD계전기도   고속도의 Digital형 계전기로 하며, 단락용으로는 과전류요소와 저전압요소를 지락용으로는 지락 과전류요소를 가진 계전기를   적용하는 것으로 한다.   주보호 방식에서 과거의 EHV 송전선 보호방식과의 차이점은 주보호방식이 거리계전기에 의한 방향비교방식에서, 양단의 전류를   정보통신에 의해 비교하는 전류차동방식으로 발전한 것이다.   주보호용 PCM 전류차동 보호에는 고신뢰성 정보통신 시스템이 필요하며 통신방식으로는 경과지 지형특성상 Micro-wave 채널은   곤란하고 송전선에 부설된 OPGW를 이용한 경과지를 달리하는 2중화된 시분할방식(TDM)의 광통신 시스템이 적합하다.   PCM전송 전류차동방식은 전류차동계전기, 통신장치와 전송회로망으로 구성한다. 각 단자는 각상 전류순시치를 일정한 주기로   Sampling 해서 얻은 디지털데이터를 PCM 전송으로 상대단으로 전송하며, 각 단자에 있는 계전기는 내부의 관련 Micro Processor   로 수신데이터와 자기단 데이터를 가지고 차동연산을 실행하여 사고를 판정한다.   전류차동계전기는 각 단자전류 순시치를 비교하게 되는데 각 단자전류의 Sampling시점과 간격차이가 생기면 문제가 되므로 Samp-   ling 동기기능을 구비하여 각 단자가 동시각에 Sampling 되도록 해야한다.   고장검출계전기(FD: Fault Detector)로는 765kV 계통에서는 상시 부하전류와 송전선 고장시 고장전류의 차이가 적어서 기존의   방법으로는 고장전류인지 부하전류인지 명확한 구분 판정이 곤란하여 전압(△V) 또는 전류크기 변화율(△I)이나 전류위상의   갑작스런 변화에 동작하는 특수형태의 고장검출 계전기를 적용한다.   후비보호로는 기존 EHV 계통에서와 같이 3단 방향 거리계전방식(21)을 사용하고 거리측정 연산 Agorithm을 고장전류중 저차 고   주파분 전류에도 측정오차가 없는 수정미분 근사법과 같은 방식이 적용되고, 선로의 중부하시 오동작 하지 않도록 동작 임피던   스 특성이 사변형인 고감도 거리계전기를 필요로 한다.   그리고 선로의 한쪽만 개방되었을 때 선로전압의 과다 상승으로부터 설비를 보호하기 위하여 과전압 계전기(59)를 적용하여 전   송차단으로 상대단 차단기를 동작시킨다.   특히 지속성 과전압으로부터 피뢰기 파손을 방지하기 위하여 피뢰기 접지선에 소세력 과전류 계전기(51)를 설치하여 과전압 계   전기(59) 동작과 함께 전송차단한다.   또한 차단기 부동작에 대비하여 순시 과전류계전기와 한시회로를 조합한 Digital형 차단기 후비보호계전기(Breaker Failure   Protection)를 둔다. 인접한 CB 차단과 전송회로를 통한 원방 CB차단이 가능하도록 필요한 수단을 구비한 것이어야 한다.   계전기 성능면에서는 고장전류 최대 50KA, 최소 1KA를 검출할 수 있어야 하며 선로 최대조류 약4,000A인 조건에서 양자화 오차   가 5% 미만이어야 하며, 전송신호의 착오검출 기능이 구비되어야 하고 동작시간은 300% 입력에서 2cycle 이내이어야 한다.   <그림2>는 전류차동 계전기의 시스템 구성이며, <그림3>은 송전선보호 개요도이다.                         <그림2 전류차동계전기의 시스템 구성>                              <그림3 송전선 보호시스템>    2> 변압기 보호계전방식   765kV 변압기는 765/345/23kV, 2000/3MVA인 단상 단권변압기 3대로 구성되며, 주변압기 본체와 전압조정 변압기를 별도 Tank로   설치한다. 이렇게 전압조정 변압기가 별도로 있는 것이 주변압기의 보호감도를 높일 수 있어 바람직하다.   보호계전장치는 자동점검감시를 할 수 있는 Digital형 계전장치로 하고 주보호와 후비보호를 모두 2계열화한다.   주보호 계전방식으로는 주변압기는 비율차동계전기(87TM, 87F)를 쓰며, 전압조정 변압기는 전류평형 계전방식(61TR)을 적용한다.   또 1차, 2차, 3차 사고를 검출하는 별도의 비율 차동계전기(87T)를 고장검출용으로 둔다.   조정변압기는 전류가 Tap 변동에 따라 ±100% 변동하여 차동보호를 적용할 수 없는 관계로 조정변압기 주보호로는 전류비교 계   전기를 사용한다.   비율차동 계전기는 4권선형이고, 병렬 어드미턴스 연산형 계전기로 하며 고속도 순시 과전류요소를 구비한 것으로 한다.    또 주변압기와 조정변압기의 일괄보호를 두는데 비율차동 계전방식을 적용하고 과전류계전기 및 저전압계전기를 사고검출용으로   사용한다. 1상 2분할형인 경우에는 주보호 계전방식으로서 권선간 전류차동 계전방식을 적용한다.   후비보호 계전방식으로는 765kV(H)측과 345kV(M)측에는 거리계전방시으로 하며 거리계전기의 동작방향은 변압기 내부방향으로 한   다. 변압기 중성선측에는 지라고가전류계전기를 두어 외부 지락사고의 후비보호 기능을 발휘하도록 한다.   23kV측(L)에는 단락보호에 한시 과전류계전기, 지락보호에 영상전압으로 동작하는 한시 지락 과전압계전기를 사용한다.   변압기 탱크내 사고검출을 위하여 충격압력계전기(Sudden Pressure Relay)를 부가한다. 또 차단기 부동작에 대비하여 차단기   후비보호를 둔다.   1상 2분할형 변압기에서는 1상분의 권선 병렬회로수는 2개이며(일본 1,000kV급에서도 2개 권선병렬) 이 경우 권선내부사고보호를   위한 주보호 방식은 권선전류를 서로 비교하여 차전류가 발생시 동작하는 전류비교 계전방식을 적용한다.   이것을 위하여는 탱크내부에 별도의 CT가 내장되어야 하며 여자돌입전류가 각 병렬권선에 동일하게 흐르므로 차동회로에는 나타나   지 않아 구조적으로 여자돌입전류 문제가 없어 계전방식이 간단하며 고감도로 할 수 있어 보호상으로는 유리한 형태이다.   그러나 각 차단기와 권선사이의 사고 및 전체권선 총괄보호를 위한 전류비율 차동계전기는 1탱크/1상형 변압기와 동일하게 적용   한다. 이상의 모든 보호방식은 모두 2계열화 한다.   <그림4>는 1상 2분할형 변압기 주보호 계전방식이며, <그림5>는 1탱크/1상형 변압기 보호시스템이다.                        <그림4 변압기 주보호 계전방식(1상 2분할형)>                             <그림5 변압기 보호시스템(1탱크 1상형)>    3> 모선 보호계전방식   765kV 모선구성은 1.5CB 모선방식이다. 1.5CB 모선은 모선사고로 한쪽 모선이 정지되더라도 각 Feeder는 전력공급에 지장을 받   지 않는 장점이 있다.   모선보호에는 전압차동방식을 적용한다. CT 2차회로를 차동접속하고 이 차동회로에 고임피던스형 전압차동계전기를 연결한다.   차동계전기는 고속도 동작이고 동작신회도가 높은 것이어야 한다.   내부고장시 차동회로에 고전압이 발생하더라도 회로를 보호하기 위해 이를 제한하는 장치가 있어야 하고 대전류 사고때는 이를   검출하여 고속도로 동작하는 과전류요소를 구비해야 한다.   장치의 동자신뢰도를 높이기 위하여 전압 차동 계전기에는 고장검출계전기를 부가하여 Trip 회로를 AND 접속한다. 고장검출계전기   로는 저전압계전기를 쓰며 단락고장검출은 선간전압을 쓰는 저전압계전기, 지락고장검출은 상전압을 쓰는 저전압계전기르 적용   한다.   모선 보호장치는 Digital형이어야 하며 자동감시기능을 가지며 모선사고 제거를 확실히 하기 위하여 장치를 2계열화한다. <그림   6>은 모선보호 시스템이다. 차단기 부동작에 대비하여 차단기 후비보호를 둔다.                                   <그림6 모선 보호시스템>                              <그림7 분로리액터 보호시스템>    4> 분로 리액터 보호계전방식   리액터 주보호는 비율차동 계전방식으로 한다. 가압시 돌입전류에 오동작하는 일이 없기 때문에 억제비율특성은 발전기용과 같   은 정도의 억제비율이 적은 것이어야 한다.   후비보호로는 과전류계전기를 적용한다.   고정정의 고속도 과전류계전기(51H)는 대전류사고에 동작하고, 저정정의 한시 과전류계전기(51L)는 소전류에 한시 동작한다. 이   과전류 계전기들은 돌입전류에 동작하지 않도록 한다.   또 리액터 탱크내 사고에 응동할 수 있는 Sudden Pressure Relay를 추가하며 건식 리액터인 경우는 역상 과전류계전기를 설치한   다.   보호계전장치는 디지털형이어야 하고 자동감시기능을 가져야 한다. 또 보호계전장치를 2계열화한다. <그림7>은 분로리액터 보호   시스템 방식을 나타낸다.   그림에서 F자가 붙여진 계쩐기는 고장검출용을 뜻한다. 예를 들면 87은 주계전기인 비율차동 계전기이며, 87F는 고장검출 계전기   로서 CT 2차 차동회로에 연결한 과전류요소로 된 차동계전기이다.

다. 신뢰도 향상문제  765kV송전선이 계통운용상 중요도가 높은만큼 보호계전 시스템의 동작신뢰도가 높아야 하는 바 계전기 개체의 각 사옹부품의 신  뢰도를 높이는 것 이외에도 시스템의 2계열화, 자동감시 기능의 고도화 및 Surge, Noise 특성이 강한 구조적 특성이 갖추어져야  한다.  보호계전장치의 오동작, 오부동작을 적극적으로 발견하고자 하는 것이 자동감시이며 이 진단기능의 여러 가지 방법중에서 계전기  기능을 중단하지 않고 실행하는 것이 상시감시이고 계전기 기능을 중단하고 Lock한 상태에서 실행하는 것을 자동점검이라 부른다.  상시감시는 보호기능의 일시적 정지 없이 실행하는 것이 상시감시이고 계전기 기능을 중단하고 Lock한 상태에서 시행하는 것을  자동점검이라 부른다.  상시감시는 보호기능의 일시적 정지없이 보호장치 내부의 각 부위를 점검하여 불량의 조기발견을 도모하는 것이며 상시감시할 수  없는 부분에 대해서는 자동점검으로 보충하도록 하고 있다.  자동점검은 일정주기로 보호장치에 건전시와 다른 모의 입력을 인가하여 동작의 양부를 판단하는 것으로서 보호기능을 일시적으로  정지하며 입력인가가 필요한 아날로그 입력부와 트립회로에 적용하는 것이 일반이다.  보호, 제어회로는 많은 전자부품이나 소형부품을 사용하고 있기 때문에 주회로, 접지선 등에서 유도 등에 의하여 침입하는 써지,  노이즈에 대하여 장치파손이나 불량동작이 생기지 않도록 충분한 배려를 해야한다.  뇌, 계통사고, 계통기기의 조작, 제어보호 장치의 동작 등이 원인이 되어 발생한 써지는 CT, PD 2차케이블이나 저압제어케이블을  거쳐서 보호계전장치에 침입한다.  또한 보호계전장치에 내장된 보조계전기 운동에 의한 써지나 CD/DC 콘버터의 스위칭써지등 보호계전장치 내부에서도 써지가 발생  한다.  따라서 765kV 보호계전 시스템에 대한 Surge, Noise로부터의 영향을 최소화하기 위하여는 다음과 같은 적극적인 대책이 필요하다.     ① 모든 정보(전압, 전류, 감시 및 조작신호)의 이동거리를 최소화한다.   ② 정보의 이동은 Noise영향이 없는 광Cable을 이용하여 전달되도록 한다.   ③ 제어용 전원은 가급적 사용위치에서 변환하거나 여과하여 외부로부터 받은 Noise가 포함되지 않도록 한다.   ④ 배전반내부구조의 특수 설계 제작으로 상호간섭 및 외부복사 Noise 침입을 방지한다.    이와같은 사항을 실현하기 위하여는 현장과 많은 제어 Cable로 연결한 재래식 중앙 집중형 시스템보다는 보호장치를 피보호설비에  접근배치하되 이들간을 광LAN으로 연결하는 계층적 분산형 보호, 제어 시스템(종합보호, 제어시스템이라고도 함) 형태의 구성이  바람직하다.

4. 765kV 계통 재폐로 방식  765kV 송전선은 계통의 기간선로이므로 2회선 동시고장이 발생되면 계통안정도 문제로 대규모 공급시장이 생길 가능성이 있다. 따라서 2회선 동시차단 고장은 최대한 회피할 필요가 있다.  따라서 2회선에 걸친 고장이라도 어느 2상 또는 3상이 건전하면 회선 모두를 끊지 않고 고장상만을 차단후 재폐로하는 2상 잔상식고속 다상 재폐로방식이 바람직하다.  그러나 비대칭고장의 경우엔 차단완료후 재폐로 될 때까지 계통은 불평형 상태가 되어 영상, 역상전류가 흘러 후비보호 계전기의 오동작 또는 발전설비 피해의 원인이 되므로 가능한 한 신속한 재폐로 성공이 요청된다.   일반으로 후비보호 거리계전기의 동작시간은 전력기기의 단시간전류 허용시간인 2초이하로서 오동작방지상 재폐로 시간은 1초 이내로 하는 것이 여러면에서 바람직하다.  재폐로 시간은 고장점의 Acr 소멸시간에 따라 정해지는데 이 Acr 소멸시간은 1차 Arc 전류와 그 지속시간, 2차전류 및 아크소멸 후의 회복전압 등에 따라 달라진다.  3상 재폐로시의 이온소멸시간은 765kV급에서 대략 30cycle 전후이고 단상 재폐로시의 이온소멸시간은 선로의 길이와 회로구성에 따라 다르지만 1초 이상이 되어 별도의 소호수단이 요구된다.  따라서 재폐로시간을 1초 이내로 하기 위하여 가장 확실한 2차 아크 소호수단으로 알려진 고속 자동접지스위치(High Speed Ground Swich:HSGS)방식 적용이 요청된다.  HSGS는 고장차단후 고속으로 차단선로를 접지투입하여 소호시킨후 다시 개방하고 고속 재폐로하도록 하는 것이다. 이 HSGS는 세계적으로 운전실적이 적은편이나 미국BPA의 500kV 계통에서는 1985년부터 적용해오고 있으며 그동안 오동작된 사례가 없는 것으로 알려지고 있다.  한편 일본은 장차 1,000kV 송전선에 적용하기 위하여 94년부터 HSGS를 기존 275kV계와 500kV계에 적용하고 있으므로 우리 765kV계통 운전예정인 2000년대 초까지는 신뢰성이 증명될 것으로 예상된다.  우리 765kV 송전선에는 2회선 운전인 경우에 다상 재폐로방식을 적용하고, 1회선 운전인 경우에 단상 재폐로방식을 적용하는 것이 바람직하다. <그림8>은 다상 재폐로방식의 구성예이며, <그림9>는 고속접지스위치에 의한 자동재폐로이다.        <그림8 다상 재폐로방식의 구성 예>                   <그림9 고속접지스위치(HSGS)에 의한 자동재폐로>

5. 결론  지금까지 우리나라 765kV 초고압 전력설비와 765kV 전력계통에서의 보호계전방식 및 신뢰도 향상 대책에 대하여 알아보았다.  우리나라 전력계통의 장기전망에 의하면 2010년에는 6,560만㎾규모까지 늘어나 전망이다.  장차 이러한 대전력 공급의 기간계통이 될 765㎸ 송전계통은 사고발생시 계통에 미치는 영향이 지대할 것으로 판단되어 765㎸ 계통의 안정도 확보방안이 중요한 과제가 되고 있다.  전력계통의 안정운용을 위해서 765㎸ 보호계전장치는 디지털형으로 2계열화하며  자동감시 기능을 구비하고 고속 다상 재폐로방식을 적용하는 것이 바람직 할 것으로 검토되고 있다.  그리고 765㎸ 송전선이 중부하 운전시 2회선에 걸친 영구고장이 발생하여 로트 분단이 생기면 탈조사고로 파급될 가능성이 있으며 이를 방지하고 안정운전을 유지하기 위하여 사고파급 보호장치인 계통안정화장치(SSC: System Stablizing Controller) 적용이 필요하며, 이 부분에 대한 구체적인 연구 및 장치 개발이 지속적으로 추진되어야 할 것이다.