Sharing용 ESS의 CMV 발생 메커니즘 및 모델링에 관한 연구 (A Study on Mechanism and Modeling of CMV in Sharing Energy Storage System)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 24권 / 4호 / 616 ~ 625페이지
· 저자명 : 조성덕, 신건, 최성문, 한병길, 노대석

초록

최근, 전기자동차의 폐배터리를 재활용한 Sharing용 ESS 서비스 실증사업이 활발하게 진행되고 있는데, 이러한 Sharing용 ESS는 빈번하게 이동하여 수용가 계통에 연계되므로 CMV를 포함한 전기적 위해요인의 안전성에 대한 대응 방안이 요구되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 Sharing용 ESS를 대상으로 다양한 요소에 의한 CMV 발생 메커니즘을 제시하고, 이를 바탕으로, 배전계통 상용해석 프로그램을 이용하여 Sharing용 ESS의 CMV 모델링을 수행하고, 각 CMV 발생메커니즘에 따른 특성을 평가한다. 상기에서 제시한 메커니즘과 모델링을 바탕으로 시뮬레이션을 수행한 결과, Sharing용 ESS의 PCS에 설치된 IGBT와 방열판 사이의 기생커패시턴스가 증가할수록 IGBT 스위칭에 의한 CMV의 크기가 증가하고, 배터리측의 보호기기가 동작하면 매우 큰 CMV가 서지 형태로 발생하여 ESS 구성품의 절연을 파괴할 가능성이 있으며, 연계용 변압기 2차측의 결선방식이 Y결선일 경우, CMV의 크기가 전기설비기준의 절연레벨을 초과하여 배터리측의 절연레벨에 악영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다. 또한, 연계용 변압기의 결선방식에 대하여 외함접지를 고려할 경우, 외함접지를 고려하지 않은 경우보다 CMV가 약 16배 정도 더 크게 발생함을 알 수 있고, 높은 뇌서지에 장기간 노출될 경우, 배터리측의 절연성능에 악영향을 줄 가능성이 있음을 알 수 있다.

영어초록

Recently, a demonstration project of a shared ESS service using re-used EV(electric vehicle) batteries has been actively promoted. Countermeasures for safety hazards including CMV are required since a shared ESS frequently interconnects with a customer system. Therefore, this paper presents mechanisms of CMV due to diverse factors in a shared ESS. Based on the proposed mechanisms, we performed modeling of CMV in a shared ESS and evaluated the characteristics of CMV. From the simulation result based on the proposed mechanisms and modeling, it was confirmed that the CMV due to IGBT switching increases along with the magnitude of stray capacitance between an IGBT and heatsink in PCS. CMV may also breakdown the insulation of ESS components when protection devices on the battery side are operated. When the wiring method of the secondary side of a grid-connected transformer is a Y connection, the CMV may negatively influence the insulation level of the battery. Furthermore, it was confirmed that the CMV with consideration of enclosure grounding was 16 times more than that without the consideration, and the insulation on the battery side may be negatively influenced when the battery is exposed to the CMV caused by a lightning surge for a long time.

참고자료

· 없음