거리계전기 요소
1. 방향요소(方向要素, Directional Unit)
Loop화된 송전계통의 고장발생시 고장전류의 방향이 고장 상태에 따라 변동된다. 전압, 전류 등의 전기량에 의해 동작하는 측정요소로서는 고장검출은 가능하나 고장 위치(방향) 판정은 불가하다. 따라서 방향판정요소를 추가함으로서 보호계전기가 피보호구간 고장에만 동작토록 하며 일반적으로 전압과 전류를 조합하여 전압에 대한 전류의 위상차로서 고장방향을 판정한다.
2. 기동요소(起動要素, Starting Unit)
주보호장치의 동작을 제어하는 요소로서 이 요소가 동작 함으로서 보호계전기가 동작하게 되고 기타 한시 요소 등이 기동하게 된다. 반송계전방식 및 방향거리계전방식에 적용되는 이 요소는 그 특성이 Mho특성으로 검출범위는 최대부하전류에 동작하지 않도록만 하면 되므로 보호 범위가 커서 방향검출, 고장검출 및 Zone-3 한시트립용으로 많이 사용한다.
3. 측정요소(測定要素, Measuring Unit)
거리계전기의 한 요소로서 고장점까지의 임피던스를 측정하는 요소를 말하며 특성상 Mho형, reactance형 등이 있으며 방향거리계전방식에서 zone-1, zone-2 한시 trip요 소에 사용된다. Mho형은 동작범위가 원특성이기 때문에 고장 arc저항에 무관한 장거리 송전선 보호에 적합하며 reactance형은 저항분에 대하여 무관함으로 짧은 송전선에 적합하다.
배전반 (配電盤, Switchboard)종류
계기류, 계전기류, 개폐기류 및 각종 보안장치를 설치 하여 전류를 개폐 또는 제어하는 대리석, 에보나이크, 철판제 등의 장치인데 최근에는 단순히 전류의 제어 뿐아니라 발전소, 변전소, 제철소, 화학플랜트, 정수장, 하수장 고층빌딩 기타 전기기기가 설치되어 있는 플랜트의 감시 제어장치, 자동제어장치, data처리장치, 보호장치 및 주회로 개폐장치등을 수용한 장치를 총칭하여 배전반이라고 부르고 있다. 배전반은 전력계통 또는 기기의 감시, 제어를 목적으로 조작, 계측, 표시 및 보호장치를 한 곳에 설치한 것으로 전기설비와 감시제어자 간의 중계적 역할을 담당하는 기기운전의 중추적인 요소이다. 배전반의 종류 로는 수직벽지지형, 수직 자립형, 벤치형, 데스크형, 폐쇄형 및 그래픽형이 있으며 기술의 진보에 따라서 감시, 제어 및 보호방식이 고도화 되고 있어서 다종 다양의 배전반이 사용되고 있다.
1. 수직 자립형 배전반 A(Duplex Switchboard)
전면, 후면의 고정형 배전반과 상면 덮개 및 개방할 수있는 측반으로 구성되고 내부에 점검용 통로를 가지고 있다. 반 전면에는 계측기와 조작개폐기, 고장표시기 등 감시제어에 필요한 기구를 설치하고 후면에 보호용 계전기를 취부한다. 이 배전반은 각 반이 기능별로 되어 있어 구조가 간단하고 보수점검이 용이하다. 배전반면에서 직접 조작하는 수직 자립형 배전반은 구조상 상부에 계기를 취부하고 조작이 용이하도록 지상으로 부터 1,100mm 높이에 조작개폐기를 취부하므로 기기 취부위치가 제약을 받는다. 대규모 변전소에서는 배전반수가 많아 설치공간을 많이 차지하게 되나 축소형 기구류의 발달과 기록의 간소 화에 따라 계기를 생략하는 등 반의 축소가 가능하게 되어 있다.
2. 수직 자립형 배전반 B(Dual Switchboard)
별도의 계측 제어반이 있어 보호용 배전반만이 소요될때 사용한다. 전면 및 양 측면은 고정형 강판, 상면은 덮개로 덮여 있으며 후면은 개방 가능한 힌지(Hinge)형 강판으로 되어 있다. 현재 주로 사용하고 있는 배전반 형태 이다.
3. IED반
IEC61850통신 프로토콜을 표준으로 하는 디지털변전소에 설치되는 배전반 형태로 변전소내 각종 정보를 현장 설비에서 제공받아 디지털화된 Data로 변환하고 내부의 Software(Algorithm 포함)를 이용하여 감시, 제어, 계측, 보호계전, 인터록 기능 등을 수행하며 통신을 이용하여 원격으로 정보를 제공하는 장치반을 말한다.
4. 수직벽지지형 배전반(Vertical Switchboard)
수직 개방형 배전반으로서 벽지지틀로 배전반을 고정시 키고 전면에 전기기기의 제어, 보호 및 계측기기를 부착 하되 계기류는 조작개폐기 상부에, 계전기류는 조작개폐기 하부에 설치한다.
5. 벤치형 배전반(Bench Type Switchboard)
벤치형 배전반은 수직 자립형 배전반에 desk형 배전반을 밀착시켜 하나로 한 것으로 조작개폐기를 사람이 가장 조작하기 쉬운 사면형으로 취부함으로써 조작개폐기류의 취부 공간을 넓혀 모의모선을 알기 쉽도록 한 것이다. 이배전반은 표준형과 축소형의 2종류가 있는데 표준형은 수직 자립형과 같이 꽤 오래전부터 사용되었으며 축소형은 광각도 지시계기의 출현과 더불어 사용되기 시작하였다.
이 배전반은 수직 자립형 배전반과 같이 직접 조작을 행하기 때문에 조작개폐기의 평면적으로 일열 배치하게 되어 대규모 변전소에서는 배전반의 길이가 대단히 길어지게 된다. 따라서 모의모선이 실제 기기배치와 다른 형태로 되기 때문에 상시 감시에는 매우 불편하며 또한 이면 배선이 협소한 장소에 설치되므로 유지보수가 곤란하여 최근에는 그다지 사용되지 않는다.
6. 탁자형 배전반(Desk Type Switchboard)
데스크형 배전반은 주로 제어용으로서 수직형 배전반과 조합하여 사용하며 수직형 배전반과는 분리되어 있다. 이배전반은 일반적으로 대용량 발변전소에서 주 배전반으로 사용되고 있다.
7. 제어대형 배전반 (Control Desk Type Switchboard)
축소형 벤치형 배전반의 취부기기를 생략함으로써 수직 감시면을 전면 사면반으로 축소하여 desk형 및 전면 사면 반으로 한 것으로 소형화가 가능하기 때문에 space를 특히 축소시킬 필요가 있는 경우에 사용한다.
8. 폐쇄형 배전반(Enclosed Switchboard)
폐쇄형 배전반은 차단기, 단로기 등의 전력용 개폐기, 계기용 변성기, 모선, 접속도체 및 감시제어에 필요한 기기를 접지된 금속함 내에 수납하고 단위회로 마다 접지
금속벽 또는 절연격벽으로 격리한 배전반을 총칭한 것이며 그 특징은 다음과 같다.
1) 충전부가 노출되지 않으므로 조작이 안전하고 외부 접촉에 의한 고장 염려가 없다.
2) 단위회로 마다 구획되어 있어서 고장확대의 우려가 없다.
3) 표준화하여 제작되고 있으므로 기기의 호환성이 좋다.
4) 완전 조립되어 수송되기 때문에 신뢰성이 높으며 또한 운반, 설치가 용이하여 공사기간이 단축된다.
5) 폐쇄형이므로 먼지의 침입이 거의 없어 보수가 용이 하다.
6) 기기의 입체적 배치에 의한 소형화가 가능하기 때문에 설치면적이 적고, 옥외형이므로 건물을 생략할 수 있다.
7) 고급도장을 실시함으로써 주위환경과의 조화가 가능 하다.
그래픽 배전반 (Graphic Switchboard)
그래픽 배전반은 조광식 그래픽반, 유니트 판넬 조광반및 모자이크 배전반 등이 있다.
1. 조광식 그래픽반 (Illuminated Graphic Switchboard)
모선구성이 복잡한 대용량 변전소에서는 계통구성을 모의하는 모선, 차단기, 단로기 및 변압기 등의 symbol을 조광식으로 하는 조광식 graphic반을 사용하는데 그 장점은 다음과 같다.
1) 계통의 운전 상황을 조광모선의 점멸에 의하여 파악할 수 있으므로 계통 전체의 집중관리가 용이하다.
2) 개폐조작에 따른 상태변화 부분과 영향을 받는 부분을 flicker시켜 그 범위를 용이하게 알 수 있으므로 오조작의 염려가 없다.
3) 만일 고장이 발생하여도 고장차단부분을 flicker시켜 전체에 미치는 영향을 빨리 파악할 수 있어 이에 대한 신 속한 처리가 가능하다.
4) 조광반 상에는 감시가 용이하도록 개폐기류를 최소한 으로 하고 선택식 제어방식을 채용하여 조작개폐기를 줄이는등 반의 축소가 가능하다. 조광식 graphic반은 조작 desk에서 선택조작을 행하는 것이 보통이다. 조작방식으 로는 피제어기기의 수만큼 개별선택 SW를 반상에 배열하고 개별선택후 주 조작개폐기에서 제어한다.
조광식 graphic반은 모선구조가 복잡한 변전소에 있어 서도 운전상태를 신속하고 명확하게 파악할 수 있으므로 오조작 방지상 가장 우수한 배전반인 반면 변전소의 설비 변경을 하는 경우에는 반면의 개조가 매우 곤란하다. 때문에 조광식 graphic반을 채용하는 경우에는 면밀한 계획을 세워서 장래 계획을 예측하여 증설 여지를 고려해 둘필요가 있다.
2. 유니트 판넬형 조광반 (Unit Panel Illuminated Switchboard)
계통의 변경, 증설의 필요가 있는 경우 반의 개조나 가공을 하지 않고 용이하게 반면 변경을 할 수 있도록 설계된 것이다. 이 배전반은 상호 호환성을 가진 다수의 유니트 판넬로 구성되어 있으며 각 유니트 판넬은 각기 틀 형태로 용이하게 착탈할 수 있는 구조로 되어 있으므로 unit panel을 바꾸어 끼우거나 graphic반을 떼어내서 plugging 배선으로 접속함으로써 반면을 변경할 수 있다. 또 각 유니트 판넬을 공장에서 대량 생산해 두고 주문에 의하여 조합하여 납품할 수 있으므로 배전반의 표준화가 가능하다.
3. 모자이크 배전반(Mosaic Type Panel)
유니트 판넬형 배전반을 더욱 세분화한 단위편을 사용 하여 반면 변경이 용이하도록 설계한 것이다.
모자이크 배전반의 구조는 철제의 틀에 수십조의 격자상 Space를 등간격으로 만들어 여기에 모자이크석이라고 부르는 가로, 세로 각 25mm의 단위편을 끼워넣어 평면상 으로 배전반을 구성한다. 모자이크석은 반상기구가 취부 되지 않는 부분에 사용하는 것, 모선,변압기등의 기기 Symbol을 새겨서 색깔로 구별한 Symbol석(石), 차단기, 단로기용의 조광 조작개폐기석, 차단기의 개폐상태나 조광모선 등의 표시등석 등 각종의 단위편을 계통구성에 따라 배치한다.
배전반 Frame을 철제틀로 구성하고 이들 철제틀에 일정한 크기의 격자모양의 작은 상자들로 채운 다음 이 격자틀에 모자이크 조각을 부착하여 배전반면을 구성한다.
개개의 모자이크 조각에는 모선, 변압기 등의 기호가 인쇄되어 있거나 차단기, 단로기의 개폐상태를 표시하는 램프 및 조작 스윗치를 부착할 수 있는 구조로 되어 있다.
계통 구성상태에 따라 모자이크 조각을 조립 반면을 구성 함으로서 계통구성 및 운전상태를 쉽게 파악할 수 있는 Graphic배전반의 일종으로 오조작 가능성을 배제할 수 있다. 또한 계통변경 및 증설시 반면의 개조가 용이한 장점이 있어 모선구성이 복잡한 발,변전소의 조작반으로 많이 사용된다.
배전반 구성에 따른 분류
1. 랙 마운팅 패널(Rack Mounting Panel)
반도체 산업의 발달로 부품의 소형화(I.C회로등)가 이루어져 초기의 정지형 계전기와 같이 각각의 외함이 불필요하게 되었으며 I.C회로 등 소형화된 부품들을 프린트판 (Print Circuit)에 부착하여 계전기 기능을 수행케 한다. 따라서 계전기반에 계전기를 종합 수용할 수 있는 rack형 함을 설치하고 프린트판으로 구성된 계전기 요소들을 끼워 넣어 완전한 보호 system을 구성하는 관계로 각 계전기 요소들의 점검, 시험 교체가 용이한 장점이 있다.
2. 스태틱 판넬(Static Panel)
주계전기들이 static type으로 구성되어 있는 계전기반을 말하며, 계전기의 동작속도, 감도, 정확도 등의 특성이 양호하며 변성기부담을 감소시킬 수 있으며 배전반 규격을 축소시킬 수 있는 장점이 있으나 surge 전압으로 인한 오동작 및 소자의 손상우려성이 있고 주위온도 및 습도의 영향을 받을 우려성이 있다.
3. 캐리어 판넬(Carrier Panel)
선로 보호용 계전기반의 일종으로 반송보호계전방식을 적용한 계전기들로 구성되어 있는 계전기반으로서 주보호 계전기로는 반송보호계전기, 단락 및 지락보호용 후비보 호계전기, 재폐로계전기 및 carrier set와 계전기반을 연결 하는 설비로 구성되어 있다.
4. 파이롯트 판넬(Pilot Panel)
선로 보호용 계전기반의 일종으로 표시선계전방식을 적용한 계전기들로 구성되어 있는 계전기반으로서 구성은 캐리어 패널과 유사하나 주계전기가 표시선 계전기이고 표시선 단선이나 단락을 검출할 수 있는 감시회로가 설치 되어 있는 점이 다르다.
모의모선 (模擬母線, Mimic Bus)
모의모선은 전기계통의 접속상태를 표시하기 위하여 설치하며 금속제, 아크릴 수지제 및 아크릴 수지 조광식등의 종류가 있다. 금속제 모의모선은 오랫동안 사용되어온 것으로 10～12㎜폭의 금속판을 상위계통으로 부터 은, 황동, 동색 등의 자연색으로 도금한 것을 사용한다. 아크릴 수지제의 경우에는 금속제에 가까운 색채를 선정하는데 적색, 청색, 황색 등이 사용되며 조광식의 경우에는 반투명 아크릴판으로 모의모선을 만들어 이면에서 모선및 모의 기기를 조광하도록 되어 있다.
단자대 (端子帶, Terminal Block)
옥내배선 및 제어 cable의 종단은 확실하게 접속하기 위해 최근에는 거의 압착단자를 사용하여 단자대를 거쳐 기기에 연결하고 있다. 단자대는 maker에 따라 여러 종류가 있는데 조립식이 많이 사용되고 있다. 단자내의 접속은 다수의 선을 한 곳에서 분기하며 사용중 느슨해지고 보수상 불편하기 때문에 1단자에 1본 이하로 하는 것이 좋다.
시험용 단자 (試驗用 端子, Test Terminal)
기기 운전중에 회로에 직렬로 측정기를 삽입하거나 계전기 및 계기의 시험을 하기 위하여 계기용 변압기, 변류 기의 2차회로에 시험용 단자를 설치한다. 시험용 단자는 plug in형과 state형이 있다. 변류기용 시험단자는 단락편이 2중으로 되어 있어 측정기를 접속할 때 단락편을 떼어 내도록 되어 있다. 시험용 단자를 취급할 때 주의해야 할점은 전압회로용에 있어서 부족전압계전기, 거리계전기 등과 같이 무전압으로 동작하는 계전기를 오동작시키지 않도록 확실하게 interlock 시켜 전압입력을 끊도록 하고 전류용에 있어서는 변류기 2차측이 개방되지 않도록 취급 순서에 주의해야 한다.
전기기술자료.pdf