순간전압강하 평가지수 및 적용현황

(1) 현재 적용되고 있는 순간전압강하 평가지수
순간전압강하를 평가하기 위해서, 여러 단체 및 전력회사들은 다년간의 모니터링 및 조사를 실시하고 있다. EPRI는 ELECTROTEK과 공동으로 DPQ(Distribution Power Quality) 프로젝트를 수행하였으며, 유럽의 UNIPEDE DISDIP group, 캐나다의 CEA(Canadian Electrical Association), 노르웨이의 EFI(Norwegian Electric Power Research Institute), 미국의 NPL(National Power Laboratory)의 단체와 Detroit Edison, ESCOM 등의 전력회사들 역시 지속적인 모니터링을 하고 있다. 이들은 순간전압강하를 평가하기 위한 지수로서 SARFIX, Sag Score, DISDIP Table, Voltage Dip Table 등을 제시하고, 이를 기반으로 한 전력 공급 서비스를 실시하고 있다.

(2) SARFIx
미 전력연구원 EPRI에서는 ELECTROTEK과 공동으로 1989년부터 1995년까지 24개 전력회사 100개 배전계통의 276개 사이트에 대하여 27개월에 걸쳐 전력품질 상태에 대한 모니터링을 실시하였다. 이 DPQ 프로젝트의 결과로 제출한 보고서 ‘An Assessment of Distribution System Power Quality(RP 3098-1)’에서 순간전압강하에 대한 계통의 평가지수로 SARFIX(System Average RMS variation Frequency IndexVoltage)를 제안하고 있다.

여기서, %V는 전압한계를 나타내며 140, 120, 110, 90, 80, 70, 50, 10으로 주어지고, SARFIX 지수는 총 수용가 수 NT에 대해, 이를 위반하는 수용가의 수 Ni의 비로 주어진다. 단일 사이트의 경우에 SARFIX 지수는 모니터링 기간 동안에 발생한 순간전압변동에 대하여 한계전압 %V보다 높아지거나, 낮게 떨어지는 순간전압변동의 평균 횟수를 나타낸다.
- SARFI90 : 순간전압강하의 총수를 정하는 기준
  - SARFI80 : 대부분의 민감부하가 문제를 일으키는 전압 레벨
  - SARFI70 : 계통의 performance 레벨을 단일 지수로 사용
  - SARFI50 : SEMI 2844의 새로운 표준에 추가
  - SARFI10 : 순간정전 평가 기준
  - SARFICBEMA : CBEMA곡선을 위반하는 순간전압강하 횟수
  - SARFIITIC : ITIC곡선을 위반하는 순간전압강하 횟수
  - SARFISEMI : SEMI곡선을 위반하는 순간전압강하 횟수
  - SARFICUSTOMCURVE: 수용가 기기의 특성곡선을 위반하는 순간전압강하 횟수
SARFIX 지수는 일반적으로 계통의 신뢰도 평가에 사용되는 SAIFI(System Average Interruption Frequency Index)와 유사한 방식으로 산출되지만, SAIFI가 영구정전을 다루는 데 비해 SARFIX 는 순간전압변동을 다루고 있다. 이러한 SARFIX 지수는 송배전계통의 사고 기록 및 수용가 기기의 특성, 가능한 순간전압강하 발생조건 등을 바탕으로 추정될 수 있는데, 특정 사이트의 정확한 평가를 위해서는 지속적인 모니터링이 필요하다. EPRI의 신뢰도 평가 방법 기술서와 IEEE Standard 1159에서는 SARFIX 지수를 순간전압강하의 지속시간에 따라 SIARFIX, SMARFIX, STARFIX 로 구분하고 있다. EPRI의 DPQ에서 나타난 계통의 순간전압강하에 대한 지수는 표 3 에 나타나 있다. 

표 3  EPRI DPQ mean magnitude and duration levels

SARFIindex 0-0.2sec 0.2-0sec 0.5-3sec 3-6sec Total SARFI90 41.65 7.74 5.17 2.72 57.28 SARFI80 21.53 3.94 3.12 1.89 30.49 SARFI70 13.55 3.01 2.31 1.71 20.57 SARFI50 6.35 1.91 1.54 1.74 11.53 SARFI10 1.35 0.74 1.43 1.04 4.56

(3) Sag Score
미국의 전력회사인 Detroit Edison은 Ford Motor Company의 Shedon Road Plant에 대한 2년간의 모니터링 자료를 기반으로 ‘Special Manufacturing Contracts with the automotive companies’를 맺고, 1996년 11월 STS(Static Transfer Switch)를 설치하여 순간전압강하에 대한 보상서비스를 제공하고 있는데, 이에 대한 근거로 Sag Score를 사용하고 있다. 이 Sag Score는 전압 강하분의 평균치로 산출하는데, 지수 산출이 간단하다는 장점을 가지고 있지만 순간전압강하의 지속시간을 고려하지 않고 기기에 대한 영향을 선형적인 것으로 가정하고 있다.

(4) UNIPEDE DISDIP table
1985년 UNIPEDE는 DISDIP이라는 그룹을 주축으로 오스트리아, 프랑스, 이탈리아, 네덜란드, 노르웨이, 스웨덴, 스위스, 영국, 독일의 9개 나라의 85개 사이트(33개의 케이블 계통과 52개의 가공선-케이블 혼합계통)에 대한 모니터링을 실시하여 DISDIP table을 제시하였다.

표 4  UNIPEDE DISDIP Table (Highest number of events for cable networks excluding the top 5%)

Depth 10ms-100ms 100ms-500ms 500ms-1sec 1sec-3sec 3sec-20sec 20sec-60sec 10-30% 23 19 3 1 0 0 30-60% 5 19 1 0 0 0 60-90% 1 8 1 0 0 0 100% 0 0 1 0 1 1

 (5) ESCOM Voltage Dip Table
The South Africa NRS 048에서는 ESCOM과 공동으로 다년간의 모니터링을 통해 Guaranted voltage sag performance level과 Indicative voltage sag performance level에 대한 Dip Table을 제시하여 수용가의 계획과정에 반영하고 있다. ESCOM에서는 이 Dip Table을 바탕으로 1997년에 제지회사인 Sappi Limited의 Stanger Mill과 ‘Quality Plus Contract’를 맺고 SMES(Superconducting Magnetic Energy Storage)를 이용한 직렬보상장치를 설치하여 운용하고 있다. ESCOM의 Voltage Dip Table에서는 순간전압강하의 크기와 지속시간에 따라 나누어진 S, T, X, Y, Z의 범주에 연간 최대 발생 횟수를 기록하고 있다.   

표 5  Voltage Performance Level from NRS048

Number of voltage dips per year Network voltage range Dip window category   S T X Y Z 6,6kV to ≤ 44kV 30 30 100 150 20 6,6kV to ≤ 44kV Rural 69 54 215 314 49 >44kV to ≤ 132 kV 25 25 80 120 16 220kV to ≤ 765kV 11 6 45 88 5 NOTE - The network voltage is not necessarity the voltage at which the customer takes supply. It is the voltage of the network that feeds the point of common coupling.