VSC-HVDC

기후변화로 인해 신재생에너지의 중요성이 날로 증가하고 있다. 

해상풍력, 태양광 등의 DC를 효율적으로 사용하기 위해 발전하고 있는 HVDC 기술인 VSC-HVDC 시스템은 DC 선로사고를 빠른 시간 안에 차단하지 못하면 HVDC 시스템만이 아닌 계통망 전체에 영향을 주기에 DC차단기는 보호 측면에서 매우 중요하다.  

안정을 위해서 VSC-HVDC 시스템의 차단기는 차단속도와 용량적인 측면이 가장 중요하다. 이런 VSC-HVDC에 적용할 역전류 주입방식(Inverse Currnet Injection)의 DC차단기를 알아보자.

 

Fig 1

Fig 1은 역전류 주입방식 DC 차단기의 등가회로를 나타낸 것. 

보조회로는 노란색의 저항, 인덕터, 커패시터로 구성되어 있으며, 보조회로의 Cc는 외부회로를 통해 초기전압으로 충전되어 있는 상태이다. 

 

대부분의 역전류 주입방식의 차단 메커니즘은

 초기전압이 충전된 Cc를 통해 고주파 역전류를 Thyristor의 turn-on 동작으로 S2에 주입 시켜 전류를 차단하기 위한 영점을 만드는 방식이다.

 

그런 과정을 그림을 통하여 이해해보자.

- Step 1: DC 선로의 지락사고에 의한 급격한 DC전류의 증가를 계전 기가 감지 후 trip 신호를 생성함

- Step 2: 생성된 trip 신호를 통해 사이리스터를 turn-on시켜 보조 회로에서 고주파 역전류 주입 후 S2가 있는 주 전송회로에 zero-crossing(영점)을 발생시킴 

- Step 3: 성공적인 zero-crossing을 통한 주 전송회로의 S2스위치가 개방되면서 보조 회로 측으로 사고전류가 유입됨  - - Step 4: 보조 회로 Cc소자에 급격한 사고전류유입은 사이리스터의 역 전압을 발생시켜 turn-off 동작시킴

- Step 5: 차단기의 전압이 DC링크 전압에 수렴함에 따라 주 전송회로의 전류가 감소하고 전류가 0이 되면 S1의 스위치가 turn-off 동작함 

- Step 6: 차단이 완료되면 외부회로를 통해 다시 Cc에 초기전압을 충전시킴