08. 보호계전기, 구비조건, 주요 계전기 번호, 단락 보호용 계전기, 지락 보호 계전기, 비율 차동 계전기 등
1. 보호계전 시스템
전력계통의 구성요소에서 사고나 이상 현상이 발생하였을 때 이러한 상태를 방치하면 고장이 진전되어 안정된 전력공급을 할 수 없다. 따라서, 계통의 피해 파급을 줄이기 위한 목적으로 보호계전방식이 적용되고 있다.
보호계전시스템은 아래 그림과 같으며 보호계전장치를 주제로 하여 변성기를 통해 입력을 받아 차단기 등에 지령을 주어 이들의 기능을 발휘할 수 있도록 회로를 구성한 일련의 조합이다.
2. 보호계전기의 구비조건
(1) 보호 동작이 정확, 확실하고 감도가 예민할 것
(2) 열적, 기계적으로 견고할 것
(3) 가격이 싸고, 또 계전기의 소비 전력이 적을 것
(4) 후비보호능력이 있을 것
3. 보호계전기의 종류
1) 주요 계전기 번호
(1) 27 : 부족 전압 계전기 (UVR)
(2) 37 : 부족 전류 계전기 (UCR)
① 37A : 교류 부족 전류 계전기
② 37D : 직류 부족 전류 계전기
③ 37F : 퓨즈 용단 계전기
④ 37V : 전자관 필라멘트 단선 검출기
(3) 49 : 열동 계전기 (THR)
(4) 51 : 과전류 계전기 (OCR)
① 51G : 지락 과전류 계전기
② 51H : 고정정 OCR
③ 51L : 저정정 OCR
④ 51N : 중성점 OCR
⑤ 51P : MTr 1차 OCR
⑥ 51S : MTr 2차 OCR
⑦ 51V : 전압억제부 OCR
(5) 59 : 과전압 계전기
(6) 64 : 지락 과전압 계전기 (OVGR)
(7) 67 : 선택(방향) 지락 계전기 (SGR)(DGR)
(8) 87 : 비율(전류) 차동 계전기 (RDR)
(9) 88A : 공기 압축기용 개폐기
① 88F : Fan용 개폐기
② 88H : Heater용 개폐기
③ 88Q : 유압 펌프용 개폐기
④ 88QT : OT 순환펌프용 개폐기
⑤ 88V : 진공 펌프용 개폐기
⑮ 88W : 냉각수 펌프용 개폐기
2) 단락 보호용 계전기
(1) 과전류 계전기 (OCR : Over Current Relay)
① 계전기에 일정 값 이상의 전류가 흘렀을 때 동작하여 차단기 트립코일 여자
② 과전류 계전기의 전류 탭(I_tap)
③ OCR(과전류 계전기)의 탭 전류 : 계산하여 가장 가까운 값 선정
→ 2,3,4,5,6,7,8,10,12 [A]
(2) 과전압 계전기 (OVR : Over Voltage Relay)
계전기에 인가하는 전압이 그 예정 값과 같거나 또는 그 이상으로 되었을 때 동작하여 차단기 트립코일 여자
(3) 부족 전압 계전기 (UVR : Under Voltage Relay)
배전선로에서 순간정전이나 단락사고 등에 의한 전압 강하 시 PT에서 이상 저전압을 검출하여 동작
(4) 단락 방향 게전기 (DOCR : Directional Short Circuit Relay)
어느 일정한 방향으로 일정 값 이상의 단락 전류가 흘렀을 경우 동작하는 것
(5) 선택 단락 계전기 (SSR : Selective Short circuit Relay)
병행 2회선 송전선로의 1회선에 고장이 발생했을 경우 2중 방향 동작의 계전기를 사용해서 고장회선을 선택 차단
(6) 거리 계전기 (ZR : Distance Relay)
계전기가 설치된 위치로부터 고장점까지의 전기적 거리에 비례하여 한시 동작하는 것으로, 복잡한 계통의 단락 보호에 과전류 계전기의 대응으로 사용
3) 지락 보호 계전기
(1) 지락 과전류 계전기 (OCGR : Over Current Ground Realy)
과전류 계전기의 동작전류를 특별히 작게 한 것으로 지락 고장 보호용으로 사용
(2) 방향 지락 계전기 (Directional Ground Relay : DGR)
과전류 지락 계전기에 방향성을 부여한 것
(3) 선택 지락 계전기 (SGR : Selective Ground Relay)
병행 2회선 송전 선로에서 한쪽의 1회선에 지락 사고가 일어났을 경우, 이것을 검출하여 고장 회선만을 선택 차단
4. 비율 차동 계전기
(1) 결선도
(2) 동작원리
① 정상 상태 : 1,2차 측 변류기의 2차 전류, i1, i2 의 크기는 같아서 동작하지 않음
② 발전기 또는 변압기 내부 고장 발생한 경우 : 변류기의 2차측 전류 i1,i2 의 크기가 변하게 되어 동작 코일에는 i1-i2 의 차전류가 흐르게 되어 보호계전기가 동작한다
(3) 비율 차동 계전기 결선
변압기의 결선이 Y-△ 또는 △-Y 인 경우, 변압기 1,2차 측에는 30º 의 위상차가 발생하기 때문에, 변류기의 2차 전류 i1,i2 의 위상을 보상하기 위해 비율 차동 계전기의 변류기의 결선은 변압기 결선과 반대로 결선한다
| 변압기 결선 | 변류기 결선 |
| Y-△ | △-Y |
| △-Y | Y-△ |
※ 보조변류기 : 정상 운전 시 전류 차동 계전기의 1차 전류와 2차 전류의 차이를 보정
(4) 계전기 고유번호
① 87 : 비율 차동 계전기 (전류 차동 계전기)
② 87B : 모선보호 차동 계전기
③ 87G : 발전기용 차동 계전기
④ 87T : 주변압기 차동 계전기
(5) 차동계전기 여자 돌입 전류에 대한 오동작 방지법
① 감도 저하법
② 비대칭파 저지법
③ 고조파 억제법
5. 자가용 전기 설비에 발전 시설이 구비되어 있을 경우에 시설되는 계전기
(1) 과전류 계전기
(2) 과전압 계전기
(3) 부족전압 계전기
(4) 비율차동 계전기
(5) 주파수 계전기 (발전설비가 있는 경우)
6. 특수 계전기
(1) POR (Position Relay) : 위치 계전기
(2) SPR (Speed Relay) : 속도 계전기
(3) TR (Temperature Relay) : 온도 계전기
(4) PRR (Pressure Relay) : 압력 계전기
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