기술 개요

HVDC 차단기는 고장 발생 시 높은 직류 전류를 신속하게 차단하는 장치입니다. 이는 기존 AC 차단기와 달리 직류는 전류가 영점(Zero Crossing)을 갖지 않아 차단이 복잡하며 더 높은 기술적 요구 사항이 필요합니다. 특히, 최근 연구된 Hybrid HVDC Breaker는 CIGRE Bologna 2011에서 제시된 Proactive Hybrid HVDC Breaker 모델을 기반으로 설계되었습니다.

이 기술은 **기계식 차단기와 전력 반도체(IGBT)**를 결합하여, 기계식 차단기의 저손실 특성과 전력 반도체의 빠른 차단 속도를 동시에 활용합니다. 이러한 하이브리드 접근법을 통해 시스템의 전류를 신속하고 안정적으로 차단할 수 있습니다.

기술 작동 원리

HVDC 차단기는 주로 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다:

  1. ResCtrl (저항 제어기): 초기 고장 발생 시 저항을 통해 전류를 제어합니다.
  2. FastCtrl (빠른 제어기): 고장 전류가 급격히 증가하기 전에 전류를 빠르게 차단하는 역할을 수행합니다.
  3. Main DC Breaker 및 Aux DC Breaker: 차단기의 핵심 요소로, 전류를 안전하게 차단하며 시스템의 고장 전류 흐름을 효과적으로 차단합니다.

이와 같은 구조는 시스템의 안정성을 보장하고 고장 후에도 전력망의 신속한 복구를 지원합니다.

HVDC 차단기의 주요 특징

  • 빠른 고장 대응: 수 밀리초(ms) 내에 고장 전류를 신속하게 차단합니다.
  • 하이브리드 방식: 전력 반도체와 기계식 차단기의 장점을 결합해 성능과 효율성을 극대화합니다.
  • 에너지 손실 최소화: 고장 전류를 빠르게 차단하면서 시스템의 에너지 손실을 최소화합니다.
  • 확장성: 대규모 HVDC 전력망에서도 적용 가능하며 안정적인 연계를 지원합니다.

기대 효과

HVDC 차단기의 도입은 고장 시 빠른 전류 차단과 전력망의 안정성 강화를 실현합니다. 특히 재생에너지와 같은 분산 전원 연계가 증가하는 현대 전력 시스템에서는 고장 시 신속한 대응이 더욱 중요해졌습니다. Hybrid HVDC Breaker는 이러한 요구를 충족하면서도 에너지 손실을 최소화하고 시스템 안정성을 극대화하는 핵심 기술입니다.