태양광 수배전반 설계도서 작성

 

1. 태양광 수배전반 설계도서 작성

(1) 단선 결선도(Single Line Diagram)

 각 태양광발전설비(태양전지모듈, 태양광 인버터, 접속함, VCB, ACB, 변압기, 차단기 보호계전기, MOF 등)의 용량 설비 사이의 연결 상태를 상수, 선수, 공간적인 위치와 관계 없이 나타낸 도면이다.

 

 1) 계통연계 보호계전기

 배전계통에 연계되어 운전하는 태양광발전시스템에서는 한전 계통측의 정전, 주파수 변동, 지락 등의 고장과 인버터 내부의 고장이 발생하는 경우 이를 검출하여 신속히 인버터를 정지시켜 배전계통 안전을 확보해야 한다.

 가) 저압연계시스템 : 과전압 계전기(OVR), 저전압 계전기(UVR), 과주 파수 계전기(OFR), 저주파 수계 전기(UFR)의 설치가 필요하다.

 나) 특고압연계시스템 : 저압 연계 보호장치에 지락 과전류 계전기의 추가 설치가 필요한다.

 - 유효전력계전기(32P) : 유효전력 역송 방지, 0.5 ~ 2.0초

 - 무효전력계전기(32Q) : 단락사고 보호, 0.5 ~ 2.0초

 - 부족전력 계전기(32U) : 부족전력 검출, 0.5 ~ 2.0초

 - 과전압계전기(59) : 과전압 보호, 순시 정정치의 120% 2.0초

 - 저전압계전기(27) : 사고 검출 또는 무전압 검출, 감시용 0.2 ~ 0.3초

 - 주파수계전기(81O/81U) : 주파수 변동 검출 , 0.5초 1분

 - 과전류계전기(50/51) : 과전류 보호, TR 2차 3상 단락 시 0.6초 이하 시

 

 2) 외형도

 발전설비의 외형과 규격을 알 수 있는 도면으로 수배전반의 정확한 크기와 형태를 확인하고 전기실에 장비를 배치할 수 있도록 하는 도면이다.

 

2. 분산형 전원 계통연계 기술기준

(1) 분산형 전원(DER, Distributed Energy Reaources)

 대규모 집중형 전원과는 달리 소규모로 전력소비지역 부근에 분산하여 배치가 가능한 전원이다.

 

(2) Hybrid 분산형전원

 Hybrid 분산형 전원은 태양광, 풍력발전 등의 분산형전원에 ESS설비(배터리, PCS 등 포함)를 혼합하여 발전하는 유형을 말한다.

 

(3) 분산형전원 계통연계

 분산형 전원의 연계용량은 500kW미만이고 배전용변압기 누적연계용량이 해당 배전용변압기 용량의 50%이하인 경우 상황에 따라 저압계통에 연계할 수 있다.

 

(4) 연계 기술 기준

 분산형 전원의 전기방식은 연계하고자 하는 계통의 전기방식과 동일하게 함을 원칙으로 한다. 단, 3상 수전고객이 단상인버터를 설치하여 분산형전원을 계통에 연계한다.

 

(5) 동기화

 분산형전원의 계통연계 또는 가압된 구내 계통의 가압된 한전계통에 대한 연계에 대하여 병렬 연계 장치의 투입순간에 모든 동기화 변수들이 제시된 제한범위 이내에 있어야하며, 만일 어느 하나의 변수라도 제시된 범위를 벗어날 경우에는 병렬연계 장치가 투입되지 않아야 한다.

 

(6) 감시설비

 1) 특고압 또는 전용 변압기를 통해 저압 한전계통에 연계하는 분산형 전원이 하나의 공통연결점에서 단위 분산형전원의 용량 또는 분산형전원 용량의 총합이 250kW이상일 경우 분산형 전원 설치자는 분산형전원 연결점에 연계상태, 유,무효전력 출력, 운전 역률 및 전압등의 전력품질을 감시하기 위한 설비를 갖추어야 한다.

 2) 한전계통 운영상 필요할 경우 한전은 분산형 전원 설치자에게 1)에 의한 감시설비와 한전계통 운영시스템의 실시간 연계를 요구하거나 실시간연계가 기술적으로 불가할 경우 감시기록 제출을 요구할 수 있으며, 분산형전원 설치자는 이에 응하여야 한다.

 

(7) 분리장치

 1) 접속점에는 접근이 용이하고 잠금이 가능하며 개방상태를 육안으로 확인할 수 있는 분리장치를 설치하여야 한다.(단, 단순 병렬 분산형 전원은 1)항의 조건을 만족하는 경우 책임분계점 개폐로 대체 가능함)

 2) 한전계통 변전소 주변압기의 분산형전원 연계 가능 용량에 여유가 있을 경우, 특고압 한전계통 또는 전용 변압기(상계거래용 변압기 포함)를 통해 저압 한전 계통에 연계할 수 있는 분산형 전원은 역 송병렬 형태의 분산형 전원이 특고압 한전 계통에 연계되는 경우 1)에 의한 분리장치는 연계용량에 관계 없이 전압, 전류 감시기능, 고장표시(FI, Fault Indication) 기능 등을 구비한 자동개폐기를 설치하여야 한다. 다만 전용변압기를 통해 한전계통에 연계하는 단독 또는 합산용량 100kW이상 저압 분산형전원의 경우 변압기 1차측에 전압, 전류 감시기능, 고장표시기능, 고장전류 감지 및 자동차단 기능등을 구비한 자동차단기를 설치하여야 한다. (단, 1,000kW 이상 단순 병렬의 경우 감시설비 미설치 시 지능화 개폐기 및 다기능(통합형) 단말장치를 설치함)

 

(8) 연계 시스템의 건전성

 1) 전자기 장해로부터의 보호

 연계 시스템은 전자기 장해 환경에 견딜 수 있어야 하며, 전자기 장해의 영향으로 인하여 연계 시스템이 오작동하거나 그 상태가 변화되어서는 안 된다.

 2) 내서지 성능

 연계 시스템은 서지를 견딜 수 있는 능력을 갖추어야 한다.

 

(9) 한전계통 이상 시 분산형 전원 분리 및 재 병입

 1) 한전계통의 고장

 분산형 전원은 연계된 한전계통 선로의 고장 시 해당 한전계통에 대한 가압을 즉시 중지하여야 한다.

 2) 한전계통 재폐로와의 협조

  한전계통 고장에 의한 분산형 전원 분리 시점은 해당 한전계통의 재폐로 시점 이전이어야 한다.

 3) 저압

 가) 연계 시스템의 보호장치는 각 선간 전압의 실효값 또는 기본파 값을 감지해야 한다. 단, 구내 계통을 한전계통에 연결하는 변압기가 Y-Y 결선 접지방식의 것 또는 단상 변압기일 경우에는 각 상전 압을 감지해야 한다.

 나) 1)의 전압 중 어느 값이나 비정상 범위 내에 있을 경우 분산형 전원은 해당 분리시간(clearing time)내에 한전계통에 대한 가압을 중지하여야 한다.

 다) 다음 각 목의 하나에 해당하는 경우에는 분산형전원 연결점에서 1)에 의한 전압을 검출할 수 있다.

  ① 하나의 구내 계통에서 분산형 전원 용량의 총합이 30kW 이하인 경우

  ② 연계 시스템 설비가 단독운전 방지 시험을 통과한 것으로 확인될 경우

  ③ 분산형 전원 용량의 총합이 구내 계통의 15분간 최대수요전력 연간 최소값의 50% 미만이고, 한전계통으로의 유, 무효전력 역송이 허용되지 않는 경우

 4) 주파수 

 계통 주파수가 비정상 범위 내에 있을 경우 분산형 전원은 해당 분리시간 내에 한전계통에 대한 가압을 중지하여야 한다.

 5) 한전계통에의 재 병입

 가) 한전계통에서 이상 발생 후 해당 한전계통의 전압 및 주파수가 정상 범위 내에 들어올 때까지 분산형 전원의 재병입이 발생해서는 안된다.

 나) 분산형 전원 연계 시스템은 안정상태의 한전계통 전압 및 주파수가 정상 범위로 복원된 후 그 범위내에서 5분간 유지되지 않는 한 분산형 전원의 재병입이 발생하지 않도록 하는 지연기능을 갖추어야 한다.

 

(10) 분산형전원 이상시 보호협조

 1) 분산형 전원의 이상 또는 고장시 이로 인한 영향이 연계된 한전계통으로 파급되지 않도록 분산형전원을 해당 계통과 신속히 분리하기 위한 보호협조를 실시하여야 한다.

 2) 분산형 전원 연계 시스템의 보호도면과 제어도면은 사전에 반드시 한전과 협의하여야 한다.

 

(11) 전기품질

 1) 직류 유입 제한

 분산형전원 및 그 연계 시스템은 분산형전원 연결점에서 최대 정격 출력 전류의 0.5%를 초과하는 직류 전류를 계통으로 유입시켜서는 안 된다.

 2) 역률

 가) 분산형 전원의 역률은 90% 이상으로 유지함을 원칙으로 한다. 다만, 역송병렬로 연계하는 경우로서 연계계통의 전압상승 및 강하를 방지하기 위하여 기술적으로 필요하다고 평가되는 경우에는 연계계통의 전압을 적절하게 유지할 수 있도록 분산형전원 역률의 하한값과 상한값을 고객과 한저이 협의하여야 정할 수 있다.

 나) 분산형전원의 역률은 계통 측으로 볼 때 진상역률(분산형 전원 측에서 볼 때 지상 역률)이 되지 않도록 함을 원칙으로 한다.

 3) 플리커(flicker)

 분산형 전원은 빈번한 기동, 탈락 또는 출력변동 등에 의하여 한전계통에 연결된 다른 전기사용자에게 시각적인 자극을 줄만한 플리커나 설비의 오동작을 초래하는 전압 요동을 발생시켜서는 안 된다.

 4) 고조파 

 특고압 한전계통에 연계되는 분산형 전원은 연계용량에 관계없이 한전이 계통에 적용하고 있는 [배전계통 고조파 관리기준]에 준하여 허용기준을 초과하는 고조파 전류를 발생시켜서는 안 된다.

 

이상 태양광 수배전반 설계 시 필요한 기준에 대해 알아보았습니다.