LTD(Line Test Device)기능과 Auto-Reclosing/Anti Pumping 기능

LTD(Line Test Device)기능과 Auto-Reclosing/Anti Pumping 기능

1. 개 요

여러 가지의 사고를 감지하여 고속도차단기를 차단시키는 데 이러한 기능 이외에LTD(Line Test Device) 기능과 Auto-Reclosing/Anti-Pumping(자동재투입/연속재투입방지) 기능이 있다. 이러한 기능을 활용하여 안정적인 전력계통운용을 도모하고자 함.

2. LTD(Line Test Device)의 기능

가. LTD 도면

(1) LTD 관련도면

(2) SEPCOS의 AN3에 입력되는 정류기전압(Ur) 측정회로

※ 도면2 회로 설명

◎ 정류기전압(Ur) 가압

◎ 부스바 → F112 → R111 → R113+R112 → NEGATIVE로 회로구성

◎ 정류기전압이 최대 2000V일 때 U106의 1차측에 150mV가

입력되도록 가변저항 R112가 조정된다.

◎ R113과 R112의 합성 저항값 계산 : 병렬이므로

                                                          22Ω×200Ω

----------  =  19.82Ω

                                                          22Ω×200Ω

                 

◎ R113에 걸리는 전압계산

                                     19.82Ω

                     200V×(---------------) = 0.792V

                               19.82Ω + 50000Ω

                  

◎ R112에 걸리는 전압 = R113에 걸리는 전압이고, 가변 저항값을 통해 U106에 걸리는 전압이 150mV이므로 가변 저항값은 다음에 의해 계산된다.

                     가변저항

   0.792V × --------------- = 150㎷

                       200Ω

                  

따라서 가변 저항값은 37.86Ω이 된다.

◎ 즉, R112의 가변 저항값이 37.86Ω으로 조정되었을 때 최대

2000V의 정류기전압(Ur)을 측정할 수 있다.

 

(3) SEPCOS의 AN2에 입력되는 피더전압(Uf) 측정회로

※도면3 회로 설명

◎ 인근변전소에서 피더차단기가 투입되어 가압하고 있을 때

◎ 인근변전소 피더전압(Uf) → F313 → R306 → R311 →

R312 → 레일로 회로가 구성되어 U303에 전압이 인가된다.

◎ 피더전압이 최대 2000V일 때 U303의 1차측에 60mV가 입력되도록

가변저항 R312가 조정된다.

◎ R312에 걸리는 전압계산

                          100Ω

2000V × ------------------------ = 0.09V

             2200000Ω + 10000Ω +100Ω

             

◎ R312에 걸리는 전압은 가변 저항값에 의해 조정되어 U303에 60mV가 입력된다.

                가변저항값

0.09V × ----------------- = 60㎷

                     100Ω

             

따라서 가변 저항값은 66.3Ω이 된다.

◎ 즉, R112의 가변 저항값이 66.3Ω으로 조정되었을 때 최대 2000V의 피더전압(Uf)을 측정할 수 있다.

 

(4) LTD 기능 동작시 등가회로에 의한 피더전압(Uf)측정 또는

 

【전차선과 레일간의 저항측정 회로】

※ 도면4 회로 설명

◎ LTD기능 동작으로 정류기전압(Ur)이 가압되고 있을 때

◎ 정류기전압(Ur) → F312 → K312 → R315 → K313 → F313

→ 전차선 → 레일로 구성되는 회로와 정류기전압(Ur) → F312 → K312 → R315 → R311 → R312

→ 레일로 구성되는 회로가 병렬로 구성됨

◎ 전차선과 레일사이의 최소 저항값(R) 계산

전차선로와 레일사이의 최소 저항값은 강체전차선 0.08Ω/km,  주행레일 0.0175Ω/km, 구간 3km일 경우 0.29Ω이다.

◎ 전차선과 레일사이의 최소 저항값(R)에 걸리는 전압 계산

합성 저항값 계산(R=0.3Ω일 경우)

0.3Ω × (10000Ω + 66.3Ω)

---------------------------------  = 0.299Ω

0.3 Ω + 10000Ω + 66.3Ω

           

R에 걸리는 전압 = 합성 저항값에 걸리는 전압이므로

                     0.299Ω

1500V ×-------------------- = 169.2㎷

                2650Ω + 0.299Ω

          

이고, U303에 걸리는 전압은

                        66.3

0.169 × ------------------ = 0.0011㎷ 이고

               (10000 + 66.3)

            

이 값은 SEPCOS에 의해 37V 로 읽혀진다.

45mV : 1500V = 0.001mV : X

X=37V

 

◎ 접지로 인하여 전차선과 레일사이의 저항(R)에 흐르는 전류

               1500V

I =------------------ = 565.9 ㎃

        2650Ω + 0.299Ω              

 

◎ 따라서 실제 접지가 일어나더라도 LTD기능시에 전차선과 레일 사이에 걸리는 전압(169.2mV) 및 전류(565.9mA)는 매우 작다.

 

◎ 전차선과 레일사이의 저항값(R)의 최대값 계산

직렬연결된 저항에 걸리는 전압은 저항값에 비례하므로 10KΩ에 걸리는 전압은,

66.3Ω : 60mV = 10000Ω : XmV

         60㎷ × 10000Ω

Χ = ------------------------ = 9049.7 ㎷

              66.3 Ω

             

따라서 전차선과 레일사이의 저항값(R)에 걸리는 전압은 최대 2000V 가압시

60mV+9049.7mV=9109.7mV 이고, 전차선과 레일사이의 저항값(R)의 최대값은

                          R

2000V × ------------------ = 9.109 V

                   2650 + R

                            

따라서, 전차선과 레일사이의 저항값(R)의 최대값 R=12.1Ω 이다.

즉, 전차선과 레일사이의 저항값(R)이 12.1Ω이상일 경우 정류기 전압값 그대로를 SEPCOS에서 읽는다.

◎ 전차선과 레일사이의 저항값(R)의 조정범위는 0.3Ω에서 10Ω까지 조정이 가능한데, 10Ω일 경우 R에 걸리는 전압은 합성저항값 계산

10Ω × (10000Ω + 66.3Ω)

----------------------- = 9.9Ω

10Ω + (10000Ω + 66.3Ω)

                         

합성저항에 걸리는 전압은

                        9.9Ω

1500V × ------------------- = 5.5829 이고

                 2650Ω + 9.9Ω

                  

U303에 걸리는 전압은

                        66.3Ω

5.583V × ------------------- = 36.77㎷ 이고

              (10000Ω + 66.3Ω)

                  

이 값은 SEPCOS에 의해 1226V 로 읽혀진다.

45mV : 1500V = 36.77mV : X

X=1226V

따라서 Rmin값은 0.3Ω(37V)에서 10Ω(1226V)사이값이 된다.

 

◎ 예를들어, Rmin의 파라미터 값을 2Ω으로 정해준 경우 합성저항값 계산

2Ω × (1000Ω + 66.3Ω)

-------------------- = 1.99Ω 이고

2Ω + (10000Ω + 66.3Ω)

                        

◎ 합성저항에 걸리는 전압은

                       1.99Ω

2000V × ---------------- = 1.5V 이고

               2650Ω + 1.99Ω

                          

◎ U303에 입력되는 전압은

                    66.3Ω

1.5V Χ ---------------- = 9.88 ㎷ 이고

            10000Ω + 66.3Ω

                          

45mV : 1500V = 9.88mV : X, X = 329V

이 값은 SEPCOS에 의해 329V로 읽혀진다.

즉, LTD동작 시 329V 이하가 되면 차단기가 투입 안됨

 

라. LTD관련 SEPCOS 파라미터(예시)

파라미터	셋팅값	설 명
Time	1초	LTD on 시간
Number	3회	LTD 기능 수행 횟수
Delay	10초	LTD 기능 수행 간격
Uf low	1500V	피더 저전압
Uf residue	100V	피더 잔류전압
R min	2Ω	전차선과 레일간의 최저저항
U calibrate	2000V	전차선과 레일간의 계산전압
R calibrate	10Ω	전차선과 레일간의 계산저항

마. LTD FLOW CHART

바. LTD동작 시퀀스

(1) LTD 기능을 수행할 것인가를 결정

(가) 피더전압(Uf) > 피더저전압(Uf low) 이면 LTD기능 수행하지 않음

: 도면3에 의해 피더전압(Uf)를 측정하여 인근 변전소에서 이미 가압 하고 있으면 LTD기능을 수행하지 않고 고속도차단기 투입

(나) 피더전압(Uf) > 정류기전압(Ur) 이면 LTD기능 수행하지 않음

: 도면2에 의해 피더전압(Uf)과 정류기전압(Ur)을 측정, 비교하여 feed전압(Uf)이 정류기전압(Ur)보다 크면 LTD기능 수행하지 않으며 고속도차단기도 투입이 되지 않음.

(2) LTD 기능을 수행 후 차단기 투입가부 결정

(가) 도면4에 LTD 접점(K312, K313)을 닫아서 정류기전압(Ur)을 전차선과 레일간에 1초간 가압하여 이 값을 피더전압(Uf)로 읽어서 AN2에 입력시킨 뒤 기준값(전압또는 저항)과 비교하여 이 보다 작으면 전차선과 레일사이의 접지가 생긴 것으로 판단하여 고속도차단기를 투입시키지 않는다.

(나) LTD 기능을 3회 실시하여 이상 없으면 고속도차단기 투입함.

(3) LTD기능을 수행시키지 않고 차단기를 투입시키는 방법 (LOCAL)

(가) 고속도차단기반에 있는 S304버튼을 누른 뒤 4초 이내에 고속도 차단기에 ON 명령을 내리면 LTD기능 없이 투입이 가능

사. LTD 기능의 중요성

(1) 현재는 전차선 급전시 전차선의 이상유무를 판단할 수 없는 상태에서 급전하기 때문에 전차선이 접지 및 단락 된 상태(야간에 전차선 작업 후 접지선 미제거)라면 급전 시 사고의 범위가 확대될 수 있다.

(2) 따라서 LTD기능으로 전차선의 이상유무를 미리 확인하여 이상이 있을 시 신속한 조치를 취하여 열차운행 지연을 사전에 방지한다   

    

3. AutoReclosing/AntiPumping(자동재투입/연속재투입방지)

원 리

자동모드에서 PLC프로그램에 차단기 투입지연시간 및 횟수를 입력하면 SEPCOS는 자동으로 재투입 및 연속재투입방지 기능을 수행한다.

Autoreclosing/Antipumping PLC 프로그래밍

SEPCOS 파라미터(예시)

파라미터	셋팅값	설 명
Delay	10초	차단기 트립후 재투입시간
Number	3회	자동재투입 횟수
Time	12초	반복 재투입 간격

Autoreclosing/Antipumping 기능 시퀀스

(1) 자동재투입기능은 OCR 및 64P동작 시에만 동작하고 중고장

(2) HSCB가 트립 되면,

(3) 10초 후 프로그램에 의한 HSCB 재투입

(4) 다시 HSCB가 트립 되면,

(5) 12초 후 프로그램에 의한 HSCB 재투입

(6) 3회까지 HSCB가 트립 되면 Antipumping에 의해 투입이 안됨.

 

자동재투입 및 연속재투입방지 기능의 편리성 : 전력계통 운용규정 27조 1항에 의거 전차선 단전시 즉시 재투입하게 되어 있다. 이것을 프로그램화할 수 있는 SEPCOS기능을 활용하여 장애(사고)발생 시 신속한 재투입 및 연속재투입방지 기능으로 안정적인 전력계통운용을 할 수 있음.