조성덕
(Sung-Duck Cho)
1iD
이후동
(Hu-Dong Lee)
1
신건
(Jian Shen)
1
노대석
(Dae-Seok Rho)
†iD
-
(Dept. of Electrical, Electronics and Communication Engineering, Korea University of
Technology and Education, Korea.)
Copyright © The Korean Institute of Electrical Engineers(KIEE)
Key words
Sharing ESS, Leakage Current, Insulation Degradation, Unbalanced Load, Stray Capacitance, PSCAD/EMTDC
1. 서 론
지구적 규모로 발생하는 환경오염 문제를 해결하기 위하여, 신재생에너지전원과 전기저장장치(energy storage system, ESS)의 도입이
확대되고 있으며, 자동차 시장에서도 친환경 전기자동차의 보급이 증가되고 있다(1-3). 그러나, 전기자동차에 사용되는 배터리는 충전용량이 초기 대비 70% 이하로 감소하는 경우, 운행상의 문제로 교체되어야 하므로, 향후 다량의 폐배터리를
처리해야 하는 문제가 발생할 수 있다(4). 최근, 이를 해결하기 위하여 전기자동차의 폐배터리를 재활용한 이동형 Sharing용 ESS 서비스 실증사업이 진행되고 있다(5,6). 폐배터리를 이용한 Sharing용 ESS 서비스는 전력사용량 편차가 큰 중소건물(또는 사업장)들이 ESS를 공유하여, 필요한 시기에 ESS의 충·방전
운전을 통해 고객에게 전력사용량 요금 절감 효과를 제공하고, 전력계통 수요의 안정화에 기여할 목적으로 도입된 개념이다. 하지만, 이를 상용화하기 위해서는
이동하며 빈번하게 계통에 연계되는 Sharing용 ESS의 특성상 ESS설비와 작업자에 대한 안전성의 확보가 필수적으로 요구되고 있다. 특히, 수용가
설비의 절연성능 저하 및 부하불평형 등에 의해 발생된 누설전류는 수용가의 접지상태에 따라 Sharing용 ESS측으로 유입되어 배터리측에 악영향을
줄 가능성이 있다(7-9). 여기서, Sharing용 ESS의 누설전류는 수용가측 전선로와 설비의 절연저항 감소, 수용가측 부하불평형, Sharing용 ESS의 PCS(power
control system) 스위칭에 의한 누설로 구분된다. 즉, 수용가측의 누설전류는 설비 및 전로의 절연저항 감소로 인해 발생한 누설전류가 Sharing용
ESS와 연결된 접지선을 통해 ESS측으로 유입될 수 있으며, 수용가 부하 불평형에 의한 누설전류는 접지선을 통해 ESS측으로 유입된다. 또한, Sharing용
ESS측의 누설전류는 PCS 동작 시, IGBT(insulated gate bipolar transistor) 스위칭의 전압 변화량과 IGBT와 방열판
사이에 존재하는 기생 커패시턴스에 의해 발생하게 된다(9).
따라서, 본 논문에서는 수용가측 부하불평형에 의한 누설전류와 선로 및 설비의 절연저항 감소로 인한 누설전류, 방열판의 기생 커패시턴스에 의한 PCS측의
누설전류 발생 메커니즘을 제안한다. 이를 바탕으로, 배전계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 누설전류의 발생 메커니즘을 모델링하고,
PCS측 누설전류와 수용가 부하불평형 전류, 절연저항 감소에 의한 누설전류의 특성을 평가한다. 상기의 모델링을 바탕으로 파라미터 분석에 의하여 시뮬레이션을
수행한 결과, PCS의 스위칭 동작 시 발생하는 누설전류는 IGBT측 기생 커패시턴스의 용량에 따라 좌우됨을 알 수 있었고, 배터리측으로 유입될 가능성이
있음을 알 수 있었다. 또한, 수용가 부하불평형 전류로 인해 발생하는 누설전류와 수용가측 절연저항의 감소로 인해 발생하는 누설전류는 Sharing용
ESS의 외함저항 및 수용가 측의 공통접지저항의 비에 따라 분배되어, Sharing용 ESS의 안전성에 영향을 줄 수 있음을 확인하였다.
2. Sharing용 ESS의 누설전류 발생 메커니즘
2.1 Sharing용 ESS의 특성
이동형 Sharing용 ESS는 고객들(A ~ D 건물)이 ESS를 공유하여 수요관리를 통해 전기요금을 절감하고, 전력계통 수요의 안정화에 기여할
수 있는 장치로, 그림 1과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 시간적/계절적 전력사용량 편차가 큰 중소건물(사업장)들이 서로 다른 전력사용량의 피크시점을 가질 경우, 그림 2와 같이 ESS를 시간대별로 공유하여, 하나의 ESS로 다수의 고객이 요금절감 효과를 얻을 수 있다. 이러한 Sharing용 ESS는 고정형으로 운용되는
일반적인 ESS와는 달리, 이동하며 빈번하게 계통에 연계되므로, ESS 설비와 작업자에 대한 안전성의 확보가 필수적으로 요구된다. 특히, Sharing용
ESS는 차량에 탑재되어 이동하는 특성으로 인해 진동과 충격에 자주 노출될 수 있고, 고정형에 비해 비교적 빈번하게 수용가와 연계하기 때문에 주변환경(온도,
습도, 등)의 영향을 받을 가능성이 높다. 또한, Sharing용 ESS가 수용가측에 연계될 경우, 대상 수용가 설비의 절연성능 저하 및 부하불평형
등에 의해 발생된 누설전류는 수용가의 접지상태에 따라 Sharing용 ESS측으로 흘러, 배터리측에 악영향을 줄 가능성이 있다.
그림. 1. Sharing ESS의 렌탈서비스 개념도
Fig. 1. Concept of rental service for sharing ESS
그림. 2. Sharing ESS의 활용 예시
Fig. 2. Usecase of sharing ESS
2.2 절연성능 저하에 따른 누설전류 발생 메커니즘
일반적으로, 절연성능 저하에 의한 누설전류는 그림 3과 같이 선로와 부하설비의 절연성능 저하로 발생할 수 있다. 먼저, 선로의 절연성능은 가설 시 전선피복의 손상이나 전선 접속부 및 전기기기 연결부의
노출에 의한 절연악화로 그림 3의 ①과 같이 누설전류가 발생할 수 있다. 또한, 전로로 사용되는 전선은 장기간 사용 시, 사용 환경에 따라 열열화, 열변형, 오일이나 약품에 의한
열화, 내후성 열화, 저온 환경에서 균열이 발생하여 절연성능이 저하될 수 있다. 한편, 그림 3의 ②와 같이 수용가 측 전기설비의 고장 및 취급 부주의로 인해 누설전류가 발생할 경우, 인체의 보호를 위하여 누전차단기가 동작하여야 하지만, 전기설비기술기준에
따라 30 mA 이하의 정격감도전류에서는 동작하지 않으므로 항시 누설전류가 존재할 수 있다(10). 이때 발생하는 누설전류의 크기는 식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.
여기서, $I_{L}$: 누설전류, $R_{G}$ : 누설된 전선의 저항, $V_{0}$ : 누설된 전선의 대지전압
이러한 누설전류는 Sharing용 ESS측 접지선로저항과 수용가측의 공통접지 저항의 비율에 따라 Sharing용 ESS측으로 유입된다. 이때 PCS부
유입전류는 식 (2)와 같고 배터리부 유입전류는 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다. 즉, PCS부와 배터리부로 누설전류가 유입되어, Sharing용 ESS의 안전성에 영향을 미칠 수 있다.
여기서 $I_{PBL}$: PCS 및 배터리부로 연결된 접지선로 유입전류, $I_{PL}$: PCS부 유입전류, $I_{BL}$: 배터리부 유입전류,
$R_{PG}$: PCS 외함 저항, $R_{BG}$ : 배터리 부 외함저항
그림. 3. 절연성능 저하에 따른 누설전류 발생 메커니즘
Fig. 3. Mechanism of current leakage by insulation degradation
2.3 부하불평형에 의한 누설전류 발생 메커니즘
우리나라는 22.9 kV 공통 중성선 다중접지 3상 4선식 방식을 채택하고 있는데, 이러한 방식은 단상 및 3상 부하 모두에 전력을 공급할 수 있지만,
단상부하에 의해 부하불평형이 발생 할 수 있다. 부하불평률은 식 (4)와 같이 나타낼 수 있으며, 전기안전관리자 직무고시에 따라 30% 이하로 제한되고 있다(11).
여기서, $r_{unbal}$: 부하불평형률, $I_{\max}$: 단상부하 전류의 최대값, $I_{\min}$: 단상부하 전류의 최소값, $I_{R}$:
R상의 전류값, $I_{S}$: S상의 전류값, $I_{T}$: T상의 전류값
이때, 중성선에 흐르는 불평형 전류는 각 상 전류의 벡터합이 되며, 그림 4와 같이 나타낼 수 있다. 따라서, 중성선에 흐르는 부하불평형 전류의 크기는 식 (5)와 같다.
여기서 $I_{n}$: 중성선전류 RMS값, $\theta$:중성선 전류의 위상, $I_{R}$: R상전류 RMS값, $I_{S}$: S상전류 RMS값,
$I_{T}$: T상전류 RMS값
그림. 4. 부하불평형에 따른 중선선 전류 벡터도
Fig. 4. Vector diagram of neutral current with unbalanced load
한편, 일반적인 고정형 ESS의 경우, 분산전원 연계 기준에 따라 Yg-$\triangle$ 방식 또는 Yg-Yg 결선방식을 채택하고 있으므로, Sharing용
ESS 연계용 변압기도 동일한 결선방식을 사용하여야 한다. 또한, 연계용 변압기의 철심은 비용적인 문제로 인하여 5각 철심이 아닌 3각 철심을 많이
적용하고 있다(12). 따라서, 변압기 결선방식과 철심구조에 의하여, 부하불평형에 의해 발생하는 중성선 전류($I_{n}$)는 그림 5와 같이 Sharing용 ESS와 연결되어 있는 접지선을 따라 유입될 수 있다. 이때, PCS와 배터리측 접지선로에 유입되는 전류의 크기는 식 (6)과 같다.
여기서 $I_{GPB}$: PCS와 배터리측 접지선로 유입되는 전류, $R_{ST}$: 전체 합성저항, $R_{T}$: PCS와 배터리측 접지선로저항,
배터리 외함접지 및 PCS 외함접지의 합성저항, $I_{n}$: 불평형에 따른 중성선 전류
부하불평율에 따른 누설전류는 수용가측 변압기 접지선로저항, 연계용 변압기 접지선로저항, PCS와 배터리측 접지선로저항, PCS 외함 접지저항, 배터리
접지저항 값에 따라 Sharing용 ESS측으로 유입되는 전류의 크기가 결정됨을 알 수 있다.
그림. 5. 부하불평형에 따른 누설전류 발생 메커니즘
Fig. 5. Mechanism of current leakage by unbalanced load
2.4 PCS측의 누설전류 발생 메커니즘
수요관리 용도로 설치되는 Sharing용 ESS는 AC전원부(연계용 변압기, 보호장치), PCS부(필터, PCS변압기, IGBT, DC 커패시터),
배터리부(배터리, 보호장치) 등으로 구성된다. 여기서, PCS의 방열판(heatsink)은 IGBT의 고주파 스위칭에 의해 발생하는 온도상승을 억제하기
위하여 사용된다. PCS측의 누설전류는 그림 6과 같이 IGBT와 방열판 사이에 기생하는 커패시턴스로 인하여 IGBT의 고주파 스위칭 시 의도치 않게 발생할 수 있다. 이때의 누설전류($i_{l}$)는
식 (7)과 같이, 기생 커패시턴스($C_{prst}$)와 시간에 따른 IGBT 스위칭의 전압 변화량($dv/dt$)에 의해 산정된다. 따라서, 배터리측의
DC전압의 크기와 방열판의 구조에 따라 누설전류의 발생에 큰 영향을 미친다.
여기서, $i_{l}$: 누설전류, $C_{prst}$: 기생 커패시턴스, $v$: PCS 전압
그림. 6. PCS 스위칭과 기생 커패시턴스로 인한 누설전류 메커니즘
Fig. 6. Mechanism of leakage current by stray capacitance and switching of PSC
3. PSCAD/EMTDC에 의한 Sharing용 ESS의 누설전류 특성 모델링
3.1 절연성능 저하에 의한 누설전류 모델링
수용가측 배전선로 및 부하설비의 절연성능 저하에 의한 누설전류를 모의하기 위하여, Sharing용 ESS와 수용가측 배전계통을 PSCAD/EMTDC에
의하여 모델링하면 그림 7과 같이 나타낼 수 있다. 이 그림에서와 같이, 수용가 저압계통은 수배전용 변압기, 저압 배전선로 및 선로 절연저항, 부하설비 및 설비 절연저항 그리고
Sharing용 ESS로 구성된다. 여기서, 부하설비 절연저항은 그림 7의 A부분과 같이 부하설비의 절연성능 저하에 의한 누전으로 누설전류가 발생한 것을 모의한 것이고, 선로 절연저항은 그림 7의 B부분과 같이 전로의 열화 및 접속불량으로 인한 누설전류를 모델링한 것이다.
그림. 7. 선로의 절연성능 저하에 의한 누설전류 모델링
Fig. 7. Modeling of leakage current by insulation degradation of distribution line
3.2 부하불평형에 의한 누설전류 모델링
수용가측 저압선로에서 3상 부하와 전류불평형 조건을 모의하기 위하여 수용가부하를 PSCAD/EMTDC에 의하여 모델링하면 그림 8와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 정전력 제어기는 정전력부하의 제어를 위하여, 부하의 순시값과 목표로 하는 부하의 편차에 대해, PI제어를 통해
목표값을 추종할 수 있도록 구성한다.
그림. 8. 부하불평형 모델링
Fig. 8. Modeling of unbalanced load
한편, 수배전용 변압기부와 불평형부하부, Sharing용 ESS, 접지단자함으로 구성된 전체 시스템을 나타내면 그림 9와 같다. 여기서, 수배전용 변압기부는 $\triangle$-Yg결선방식의 3상 4선식 저압 배전선로이며, 불평형부하부는 3상 정전력 부하와 불평형
부하 제어장치의 조합으로 이루어진다. 또한, Sharing용 ESS부는 Yg-△ 결선방식의 연계용 변압기와 PCS 및 배터리 랙으로 구성된다.
그림. 9. 수용가측의 부하불평형에 의한 누설전류 모델링
Fig. 9. Modeling of leakage current by unbalanced load at customer side
3.3 PCS의 스위칭에 의한 누설전류 모델링
PCS측의 누설전류는 2.4절의 발생 메커니즘에 따라 기생 커패시턴스와 IGBT의 스위칭 전압 변화량 등에 의해 산정된다. 여기서, IGBT와 방열판
사이에 존재하는 기생 커패시턴스는 식 (8)과 같이 나타낼 수 있다(13).
여기서, $C_{prst}$: 기생 커패시턴스, $\epsilon_{0}$: 대기 유전율, $\epsilon_{r}$: 산화알루미늄의 유전율, $W$:
IGBT 모듈의 폭, $H$: 방열판의 세로 길이, $D$: 방열판에서 IGBT 모듈 중심까지의 거리, $S$: 방열판의 면적, $d$: IGBT
모듈 밑면에서 방열판까지의 거리
그림. 10. IGBT와 방열판의 구성
Fig. 10. Configuration of IGBT and heatsink
그림. 11. IGBT 모듈의 기생 커패시턴스 모델링
Fig. 11. Modeling of stray capacitance at IGBT modules
기생 커패시턴스는 그림 10과 같이 IGBT 모듈 및 방열판의 구조에 따라 발생할 수 있다. 예를 들어, 하나의 방열판에 3개의 IGBT 모듈이 배치되는 경우, IGBT 모듈
1개의 크기는 가로 213 mm, 세로 97 mm이고, 방열판의 크기는 가로 750 mm, 세로 143 mm이며, IGBT 모듈 중심부에서 방열판까지의
거리는 0.3 mm로 상정한다. 또한, IGBT 모듈 밑면에서 방열판까지의 거리는 0.075 mm 이고, IGBT 기판의 소재는 산화알루미늄($Al_{2}O_{3}$)이며,
유전율($\epsilon_{r}$)은 9.8로 상정한다. 상기의 값을 바탕으로, 식 (8)에 따라 IGBT 모듈 1개와 방열판 사이에서 존재하는 기생 커패시턴스의 값은 1.28 nF으로 산정된다.
한편, 1개의 IGBT 모듈은 2개의 IGBT 소자로 구성되므로, 기생 커패시턴스는 상기에서 산정된 1.28 nF의 기생 커패시턴스에 의하여 2개의
IGBT 소자에 0.32 nF 씩 4병렬로 구성되며, PSCAD/EMTDC에 의하여 그림 11과 같이 모델링할 수 있다.
표 1. 시뮬레이션 조건
Table 1. Simulation conditions
|
items
|
parameters
|
|
distribution Tr.
|
rated capacity[kVA]
|
500
|
|
voltage[kV]
|
22.9/0.38
|
|
winding connection
|
∆-Yg
|
|
secondary line
|
insulation resistance[kΩ]
|
50, 100
|
|
customer facilities
|
unbalanced load rate[%]
|
15, 30
|
|
insulation resistance[kΩ]
|
7.5
|
|
ELB
|
sensitivity of rated current[mA]
|
30
|
|
operation time[s]
|
0.03
|
|
sharing
ESS
|
battery system
|
system voltage[V]
|
700
|
|
internal inductance[uH]
|
6
|
|
internal resistance[mΩ]
|
152.6
|
|
case resistance[Ω]
|
0.15
|
|
PCS
|
stray capacitance of
DC line and battery system[nF]
|
22
|
|
stray capacitance of IGBT[nF]
|
0.5, 1.28
|
|
case resistance[Ω]
|
0.2
|
|
grounding system
|
grounding resistance[Ω]
|
10
|
|
line resistance[Ω]
|
0.1
|
4. 시뮬레이션 결과 및 분석
4.1 시뮬레이션 조건
절연성능 저하, 부하불평형 및 PCS 스위칭에 의해 발생하는 누설전류의 특성을 분석하기 위하여, 수용가 설비 및 Sharing용 ESS에 대한 시뮬레이션
조건은 표 1과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 수배전용 변압기 용량은 500 kVA, 저압 배전선로의 절연저항은 50 Ω과 100 Ω을 적용하며, 부하설비의
불평형률은 전기안전관리자 직무고시 적합기준 최대값인 30%와 절반인 15%, 수용가측 공통접지 저항은 1종 접지 기준의 최대값인 10 Ω을 상정하며,
배터리와 PCS의 외함 저항은 각각 0.15 Ω과 0.2 Ω으로 상정한다. 또한, PCS 정상운전 시, IGBT와 방열판 사이에 존재하는 기생 커패시턴스에
의한 누설전류의 특성을 분석하기 위하여, 배터리 시스템의 전압은 700 V, 배터리 랙의 내부 인덕턴스 및 내부 저항은 제조사의 값을 바탕으로 각각
6 uH, 152.6 mΩ으로 상정한다. 또한, 배터리 및 DC 전로의 기생 커패시턴스는 4개의 30 m 병렬선로에 대하여 선로 커패시턴스 계산식을
통해 22 nF가 산정되며, IGBT의 기생 커패시턴스는 3.3절에서 제시한 1.28 nF을 상정하고, 제조사에서 제시한 값으로 0.5 nF을 고려한다(14).
4.2 절연성능 저하에 의한 누설전류 특성
상기의 시뮬레이션 조건을 바탕으로, 절연성능 저하에 의한 누설전류의 특성을 구하면 그림 12와 같다. 여기서, Sharing 용 ESS측 접지선을 타고 흐르는 누설전류는 PCS와 배터리 외함접지를 통해 유입됨을 알 수 있다. 또한, 그림 13에서 수용가 측 배전선로의 절연저항이 50 kΩ으로 감소하면 공통 접지측으로 0.12 mA가 흐르며, 5.80 mA는 PCS의 외함으로, 7.73
mA는 배터리의 외함으로 유입된다. 한편, 수용가측 배전선로의 절연저항이 100 kΩ으로 증가하면 공통 접지측으로 0.10 mA가 흐르며 5.13
mA는 PCS의 외함으로, 6.84 mA는 배터리의 외함으로 유입됨을 알 수 있다. 즉, 절연성능 저하에 의한 누설전류는 절연저항의 크기가 작을수록,
배터리측에 지속적인 악영향을 미칠 가능성이 있음을 알 수 있다.
그림. 12. 절연성능 저하에 의한 누설전류 특성(50 kΩ)
Fig. 12. Characteristics of leakage current by insulation degradation(50 kΩ)
그림. 13. 절연성능 저하에 의한 누설전류 흐름도
Fig. 13. Leakage current flows by insulation degradation
4.3 부하불평형에 의한 누설전류 특성
상기의 시뮬레이션 조건을 바탕으로, 부하불평형에 의한 누설전류의 특성을 구하면 그림 14와 같다. 여기서, Sharing용 ESS측 접지선을 타고 흐르는 누설전류는 4.2절과 마찬가지로, PCS와 배터리 외함접지를 통해 유입됨을 알 수
있다. 또한, 수용가측 부하불평형율이 15% 정도 발생한 경우, 그림 15와 같이 3.62 A의 불평형 전류가 흐르며, 이 중 30.8 mA의 누설전류가 수용가 측 공통접지선으로 흐르고, 1.54 A는 PCS의 외함으로,
2.05 A는 배터리의 외함으로 유입된다. 한편, 수용가 측 부하불평형율이 30%인 경우, 7.36 A의 불평형 전류가 흐르는데, 이 중 62.6
mA의 누설전류는 수용가 측 공통접지선으로 흐르고, 3.13 A는 PCS의 외함으로, 4.17 A는 배터리의 외함으로 유입됨을 알 수 있다. 즉,
부하불평형 전류에 의한 누설전류는 부하불평형율이 증가 할수록 배터리에 악영향을 줄 수 있음을 알 수 있다.
그림. 14. 부하불평형에 의한 누설전류 특성(불평형율: 15%)
Fig. 14. Characteristics of leakage current by unbalanced load(rate: 15%)
그림. 15. 부하불평형에 의한 누설전류 흐름도(불평형율: 15%, 30%)
Fig. 15. Leakage current flows by unbalanced load(rate: 15%, 30%)
4.4 PCS의 스위칭에 의한 누설전류 특성
상기의 시뮬레이션 조건을 바탕으로, PCS의 스위칭에 의하여 IGBT와 방열판 사이의 기생 커패시턴스에 따른 누설전류의 값은 그림 17과 같이 나타 낼 수 있다. 여기서, 그림 16(a)는 0.5 nF의 기생 커패시턴스에 의해 발생하는 누설전류의 RMS값을 나타낸 것으로, PCS의 외함에서 접지선을 타고 흐르는 누설전류의 값은 약
5.78 mA가 산정되어, 전기설비기술기준(1 mA)의 허용치를 크게 초과함을 알 수 있다. 한편, 그림 16(b)는 1.28 nF의 기생 커패시턴스에 의해 발생하는 누설전류를 나타낸 것으로, PCS의 외함에서 접지선을 타고 흐르는 누설전류의 값은 약 28.56
mA로 산정되어, 기준치를 크게 벗어남을 알 수 있다. 즉, IGBT와 방열판 사이의 기생 커패시턴스가 0.5 nF에서 1.28 nF으로 증가함에
따라, 누설전류의 크기도 5.78 mA에서 28.56 mA로 상승함을 알 수 있다. 이때, 그림 17은 IGBT측의 기생 커패시턴스 크기에 따른 누설전류의 방향과 크기를 나타내며, IGBT측과 배터리측 각각의 누설전류 크기가 동일하고 반대 방향임을
알 수 있다. 따라서, IGBT측 기생 커패시턴스의 크기에 따라 누설전류도 증가하여, 배터리에 악영향을 끼칠 가능성이 있음을 알 수 있다.
그림. 16. 기생 커패시턴스에 의한 누설전류 특성
Fig. 16. Characteristics of leakage current by stray capacitance
그림. 17. PCS의 기생 커패시턴스에 의한 누설전류 특성
Fig. 17. Characteristics of leakage current by stray capacitance in PCS
5. 결 론
본 논문에서는 Sharing용 ESS의 전기적 안전성 점검항목 중 하나인 누설전류 특성을 분석하기 위하여, 수용가 측에서 발생 할 수 있는 배전선로
절연저항 성능저하 및 부하 불평형에 의한 누설전류의 발생 메커니즘을 제시하였다. 주요 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
(1) 배전선로의 절연성능 저하에 의한 누설전류는 수용가측 공통접지와 변압기 내부 임피던스, Sharing용 ESS측 연계용 변압기 내부 임피던스와
PCS 및 배터리 외함접지의 비율에 따라 분배 되어 배터리 측으로 유입 될 수 있음을 알 수 있었다.
(2) 부하불평형 전류에 의한 누설전류는 수용가 측 부하불평형율에 따라 영향을 받음을 알 수 있었고, 또한 접지저항의 값이 증가함에 따라 접지저항을
통해 대지로 모두 흘러 들어가지 않고 배터리와 PCS의 외함으로 유입되어, 배터리측에 심각한 악영향을 줄 가능성이 있음을 확인하였다.
(3) PCS의 스위칭에 의하여 IGBT와 방열판 사이의 기생 커패시턴스에 따른 누설전류의 특성을 분석한 결과, IGBT측 기생 커패시턴스가 커질수록
배터리측으로 흘러들어가는 누설전류가 증가하여, 배터리측에 악영향을 끼칠 가능성을 확인 하였다.
Acknowledgements
This work was supported by the Power Generation & Electricity Delivery Core Technology
Program of the Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning (KETEP)
granted financial resource from the Ministry of Trade, Industry & Energy, Republic
of Korea(No. 20206910100090).
This work was supported by the Technology development Pro- gram(S2854105) funded by
the Ministry of SMEs and Startups (MSS, Korea).
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저자소개
He received his B.S. degrees in Electrical Engineering from Korea University of Tech-
nology and Education in 1999. He earned a M.S. degree in Electrical Engineering from
Chonnam National University in 2014. He is currently pursuing the Ph.D. degree at
Korea University of Technology and Education. He has been working as a professor at
Korea Polytechnics since 2015. He is interested in energy storage system, safety of
electrical facility, renewable energy resources and micro- grid.
He received his B.S. and M.S. degrees in Electrical Engineering from Korea University
of Technology and Education in 2016 and 2018, respectively. He is currently pursuing
the Ph.D. degree at Korea University of Tech- nology and Education. He is interested
in distribution system, power quality, coordination of protection devices, energy
storage system and micro-grid.
He received his B.S. degrees in Mechanical Engineering and M.S. degrees in Electrical
Engineering from Korea University of Tech- nology and Education in 2011 and 2017,
res- pectively. He is currently pursuing the Ph.D. degree at Korea University of Technology
and Education. He is interested in distribution system, battery management system,
renew- able energy resources and micro-grid.
He received the B.S. degree and M.S. degree in Electrical Engineering from Korea University
in 1985 and 1987, respectively. He earned a Ph.D. degree in Electrical Engineering
from Hokkaido University, Sapporo, Japan in 1997. He has been working as a professor
at Korea University of Technology and Education since 1999. His research interests
include operation of power distribution systems, dispersed storage and generation
systems and power quality.