양회장 블로그

1. 보호범위 (保護範圍, Zones of Protection)

보호계전기에 의하여 보호되는 구간을 보호범위라 한다. 보호범위는 고장으로 인한 계통 분리구간을 최소로 줄이고, 전력 계통의 일부분이라도 무보호 상태로 남지 않도록 인접된 전력설비의 보호범위를 서로 중첩, 적용하는 것이 원칙이다.

1) 주보호(主保護, Main Protection)
전력계통에서 고장이 발생했을 경우 1차적으로 보호해야 할 보호장치에 의하여 보호되는 것을 주보호라 한다.
따라서 주보호는 보호범위 내의 고장만을 신속히 선택, 검출하는 보호장치를 중첩, 적용하고 각 전력설비 간에 차단 기를 설치함으로써 전력계통 고장시 고장 구간만을 신속 정확하게 계통에서 분리할 수 있도록 적용하는 것이 원칙 이다. 주보호는 자기구간 100%를 순시에 보호하여야 한다.
(1) 1차 주보호 (1st Main Protection)

전력설비의 중요도에 따라 한 개의 전력설비에 2가지 이상의 주보호장치가 적용되는 경우가 있으며 그중 하나를 1차 주보호라 한다. 우리 계통의 345kV송전선 보호에 적용되는 2중 주보호방식 중 1차 주보호에는 PCM전류차 동방식 또는 방향비교방식을 사용하고 있다.
(2) 2차 주보호 (2nd Main Protection) 중요 전력설비의 보호를 위하여 2중 주보호방식을 적용할 경우, 나머지 1개의 주보호방식을 2차 주보호라 한다. 우리의 345kV 송전선보호에 적용되는 2차 주보호방식은 PCM전류차동방식 또는 제어 언더리치방식을 사용하고 있다.

2) 후비보호(後備保護, Back Up Protection)
후비보호는 주보호장치의 실패 또는 운휴에 대비하여 2 차적인 보호기능을 수행하며 그 적용방법을 분류하면 다음과 같다.
(1) 계전기 후비보호 (Relay Back Up) 주보호계전기의 동작실패 또는 운휴에 대비한 보호로서 가급적 주보호 방식과 다른 보호방식을 사용하며 주보호 방식에서와 같은 차단기를 차단시킨다.(예, 154kV 송전선 보호배전반(PCM전류차동방식)의 3단계 한시 거리계 전방식)

(2) 차단기 후비보호 (Breaker Back Up, Local Back Up) 어느 Feeder의 차단기가 차단실패 됐을 때 같은 모선에 접속된 차단기 또는 관련 회로의 차단기들을 차단시켜 고장을 제거한다.(예, 우리 154kV 모선보호반의 차단실패 보호, 345kV 계통의 차단실패보호반)

(3) 원방 후비보호 (Remote back up)

고장구간 보호장치에 의한 고장제거가 실패할 경우, 다음 구간의 보호장치에 의하여 고장을 제거한다.(예, 송배전 계통보호에 적용되는 반한시형 과전류계전방식 또는 3단계 한시 거리계전방식에서의 Zone 2, 3요소)

2. 맹점보호 (盲點保護, Blind Point Protection)

완전한 고장제거를 위하여 보호구간은 차단기 bushing CT사용 등으로 차단기의 양쪽에 걸쳐 중첩시키는 것이 이상적이나 보호구간 중첩을 위한 CT가 모두 차단기의 한쪽에 위치하게 될 경우(예 차단기와 단독형 CT를 사용할 경우, CT와 차단기 사이의 고장시 완전한 고장제거가 불가능한 보호 맹점이 생기며 이에 대한 대책이 필요하게 된다. 

3. 고장유형별 보호

1) 단락보호(短絡保護, Short Circuit Protection)
단락고장이란 정상상태에서의 전위가 서로 다르고, 대지전위가 다른 전기회로가 서로 접촉되는 고장을 말한다. 단락고장에 대한 보호를 단락보호라 한다.(예, 송전선에서 a상 도체와 b상 도체의 접촉)

2) 지락보호(地絡保護, Earth Fault Protection)
지락고장이란 정상상태에서 대지전위와 다른 전기회로가 대지전위를 갖는 점과 접촉되는 고장을 말한다. 지락고장에 대한 보호를 지락보호라 한다.(예, 송전선에서 a상 도체가 대지 또는 철탑과 접촉)

3) 층간(層間)단락보호(Protection Against Turn To Turn Fault)
3상 전력기기에서 동일한 상의 권선간의 단락고장을 층간단락 고장이라 하며, 이에 대한 보호를 층간단락 보호라 한다. 일반적으로 1상당 2개 이상의 회로(split phase) 를 갖는 발전기 전기자 권선의 보호에 적용.

4. 과부하보호 (過負荷保護, Overload Protection)
전력기기 또는 송배전선로의 과부하 상태에 대한 보호 로서 보호장치로는 주로 반한시형 과전류계전기 또는 온도계전기(thermal relay)가 사용된다. 온도계전기는 기기에 흐르는 전류의 크기로써 온도상승을 추정하는 replica type과 저항 온도 검출기(resistance temperature detector) 로써 필요한 부분의 실제온도를 측정하는 방법이 있는데 후자는 냉각계통의 고장으로 인한 과열현상도 검출하며 일반적으로 대형 기기보호에 적용된다. 한편 송전선의 단락보호용 거리계전기(Zone 3)로서 선로 과부하 보호를 겸하는 경우도 있다.

5. 과열보호 (過熱保護, Overheating Protection)
전력기기의 온도가 허용치 이상으로 상승하는 경우에 대한 보호로서 검출방법으로는 저항온도 검출기 (R.T.D) 또는 열전대로 온도를 검출하고자 하는 장소에 매설하고 여기에 wheatstone bridge와 방향성 계전기를 접속하는 방법과 과열상태를 검출하고자 하는 회로의 전류를 직접 또는 C.T를 통하여 피보호설비와 가급적 같은 비율로 가열및 냉각되는 특성의 온도차단기에 가하는 replica type의 보호장치가 있다. 전자의 방법은 주로 대용량 회전기보호에 사용되며 후자는 변압기 보호 및 비교적 소용량 회전 기보호에 적용되는데 기기 냉각계통의 고장으로 인한 과열은 검출되지 않는 단점이 있다.

6. 전압보호

1) 과전압 보호 (過電壓保護, Overvoltage Protection)
과전압으로 인한 절연파괴 또는 철손(iron loss) 증가 등에 대한 보호로서 발전기,동기조상기(rotary condenser), 정전축전기(static condenser), 분로리액터(shunt reactor) 등의 기기에 적용되며 이 보호장치의 동작시간 특성은 순시형, 반한시형, 정한시형이 있다. 한편 지락보호의 한 방법으로서 영상전압회로에 지락 과전압계전기를 접속하는 방식도 있다.

2) 저전압 보호 (低電壓保護, Undervoltage Protection)
저전압 보호는 전원전압의 저하 또는 무전압 상태를 검출하여 부하설비를 보호 또는 전원절체 등의 조치를 취하기 위하여 적용된다. 특히 전동기는 전원전압이 저하되면 기동이 곤란하고 운전중에 속도가 저하되거나 과부하가될 수 있으므로 저전압에 대한 보호가 필요하며, 한편 1개의 전원에 다수의 전동기가 접속되는 계통에서는 정전후 전원이 회복될 때 전동기들의 동시기동에 따른 전원측 과부하로 재정전 될 수 있으므로 정전시는 부족전압 보호 장치로서 전동기를 전원으로부터 분리하는 방식도 적용된 다. 부족전압 보호는 관련 계통고장에 의한 순간적인 저전압에 동작치 않도록 한시형이 널리 사용된다. 이밖에 모선보호장치 또는 송전선보호장치 등에서 부족전압계전기가 고장검출용으로 사용되는 경우가 있으며 이때에는 순시형이 쓰인다.

7. 저주파수 보호 (低周波數保護, Under Frequency Protection)

1) 계통주파수 저하시 부하차단 저주파수 보호
발전력 탈락등으로 계통주파수가 저하되면 증기터빈 발전기의 터빈이 진동으로 손상을 받게 되고, 계통에 운전 중인 모든 회전기의 속도가 떨어지는 등 계통이 불안정하게 되며 심한 경우에는 계통이 붕괴될 수도 있다. 이에 대비하여 계통주파수 저하시에는 미리 정해진 몇 단계의 주파수에서 각각 일정량의 부하를 차단하므로써 계통의 발전력 부족을 상쇄시켜 계통주파수를 회복시키는 방법이 적용된다.

UFR 부하차단 확보기준

□ 육지계통

※ 차단부하 : 계통수요대비 차단부하 비율

□ 제주계통

2) 발전기 보호용 저주파수 보호
앞에 설명한 바와 같이 계통주파수가 저하하여 증기 터빈 발전기의 공진속도에 접근하면 터빈 날개 (특히 저압 터빈의 최종단 날개)는 심한 진동으로 손상되며 발전소 소내 보조기기의 속도가 떨어져 정상운전이 곤란하게 된다. 따라서 발전기 보호용 저주파수계전기(under frequency relay UFR)를 설치하여 발전기를 정지시키는 방식도 적용된다. 발전기 보호용 UFR동작으로 발전기가 정지되면 계통 주파수는 더욱 저하되므로 이 용도의 UFR 정정시에는 그 발전기의 저주파수 운전한계(off frequency limit)외에 계통의 부하 차단용 UFR 정정치와 협조되도록 검토해야 한다.

8. 역상보호 (逆相保護, Negative Phase Sequence Protection)
역상보호는 결상, 부하 불평형, 상회전 방향의 반전 등의 원인으로 3상 계통에 역상분 전류가 흐르게 되는데 대한 보호로서, 적용되는 경우는 대략 아래와 같다.

1) 1차측이 fuse로 보호되는 주변압기 1상의 fuse만이 용단되어 단상공급이 될 경우에 대비하여 역상과전류계전기를 설치하고, 이 계전기가 동작하면 주변압기 2차측 차단 기로써 3상을 모두 차단시킨다.

2) motor보호 전원의 상회전방향이 바뀔 우려가 있고 따라서 motor가 역회전하면 큰 위험이 따르는 경우에는 역상과전압계전기가 사용된다. 이 계전기로부터 전원 측에서 차단이 될 경우는 결상검출도 가능하나 motor측에서의 결상에는 역상분전압이 적어서 검출이 곤란하므로 결상에 대한 보호에는 불평형 전류를 이용, 검출하는 방식이 더 좋다.

3) 발전기 보호 동기발전기의 전기자전류가 불평형이 되어 역상분이 포함되면 이 전류는 회전자를 계통주파수의 2배의 속도로 끊게 되고 따라서 회전자에는 기전력이 유기되고 이 기전력에 의한 전류가 회전자 철심에 흘러 과열된다. 따라서 발전기의 역상분 전류에 대한 보호에는 역상filter와 역상분 전류에 의한 회전자 과열특성에 맞는 반한시형 과전류계전기 요소로서 구성된 역상과전류계전 기가 사용된다.

9. 결상보호 (缺相保護)
교류3상 전력계통에서 1상이 결상되면 불평형전류가 흐르거나 단상전력이 공급되므로 전력계통에 큰 피해를 줄수 있다. 따라서 각 설비별로 아래와 같은 보호방식이 적용된다.

1) 차단기 : 차단기의 보조접점을 이용하여 3극이 동시에 투입 또는 개방되지 않을 경우를 검출하여 차단기를 trip시킨다.
2) 1차측 퓨즈로 보호되는 주변압기 : 1상의 fuse만이 용단될 경우에 대비하여 역상 과전류계전기를 설치하고이 계전기가 동작하면 주변압기 2차측의 차단기로서 3 상을 모두 차단시킨다.
3) 전동기 : connector failure 또는 fuse failure등으로 1상만 개방될 수 있는 대용량 motor 또는 소용량 motor group을 공급하는 feeder에 적용된다. 검출 방법으로는 Ia와 Ib, Ib와 Ic가 각각 반대방향의 torque를 발생 시키는 2개의 요소를 두어 결상에 의한 전류 불평형시 동작토록 하는 방법과 역상과전류 계전기를 사용하는 방법이 있다.
4) 발전기 : 발전기에는 별도의 결상 보호장치를 사용치는 않으나 역상과전류계전기로서 결상에 대하여 보호가 가능하다.

10. 발전기 보호

1) 계자상실보호 (界磁喪失保護, Loss of Field Protection)
동기발전기의 계자가 상실되면 동기속도를 벗어나 유도 발전기로 운전되며 이때 유기되는 회전자 전류를 흘려줄 제동권선이 없는 증기 터빈 발전기에서는 회전자 끝부분이 급속히 과열된다. 수력기에는 대부분 제동권선 (damper winding)이 있으므로 이와 같은 과열은 일어나지 않으나 발전기의 종류에 관계없이 전기자전류는 정격의 2～4배까지 증가하여 전기자가 과열되고, 무효전력을 계통으로부터 취하게 되므로 계통전압이 떨어지고 계통동 요가 생긴다. 보호방식은 계자상실시 발전기 단자에서 본임피던스 궤적의 변화를 이용하여 off set mho형 거리계 전기로서 검출한다. 동기전동기 에서는 동기탈조 보호장치가 없이 무부하 상태로 기동되는 전동기와 자동전압조정기(AVR)가 없는 경우에 계자회로에 직렬로 저전류계전기(under current relay)를 사용하기도 한다.

2) 과속도 보호(過速度保護, Overspeed Protection)
과속도 보호는 원동기로 구동되는 모든 발전기에 적용 된다. 발전기에는 조속기(governor)가 있어 평상시 속도를 제어하고 정격출력 운전 중 부하가 갑자기 탈락되어도 속도가 위험치에 이르지 않도록 설계되어 있으나 과속도에 대한 추가 보호로써 과속도 보호장치가 사용된다. 과속도 검출 방법으로는 원심 스위치를 이용하는 기계적인 방법과 속도에 비례하는 전압을 발생시키는 tacho- meter dynamo를 발전기 축에 설치하고 여기에 과전압계전기를 접속하거나 overfrequency relay로서 과속도를 검출하는 전기적인 방법이 있다. 과속도 보호장치는 전부하 탈락속도 보다 3～5% 높게 정정하는 것이 일반적이며 Turbo Generator는 정격속도의 110% 정도가 된다.

3) 모터링 보호(Anti-motoring Protection)
계통과 병렬운전중인 동기발전기의 원동기 입력이 감소 하여 발전기 무부하 운전에 필요한 값 이하가 되면 발전 기는 계통으로부터 전력을 받아 동기전동기로서 운전된 다. 이 경우 증기 터빈 발전기에서는 풍손에 의한 열이 축척되어 터빈이 과열되고, 디젤엔진 발전기에서는 불완전 연소된 연료에 인화되거나, 폭발할 우려가 있는 등 원동 기의 종류에 따라 각각의 바람직하지 못한 현상이 나타나 므로 모터링에 대한 보호장치가 적용된다. 보호장치로는 유효전력으로 동작하는 방향성 전력계전기가 사용되며 동작시간 특성은 발전기의 계통병입시 또는 계통동요에 의한 순간적인 역전력 현상에 동작치 않도록 충분한 지연동 작을 시킨다.

4) 역전력보호 (逆電力保護, Reverse Power Protection)
교류전력이 상시와 반대로 흐를 경우에 대한 보호다.
발전기 보호방식에서 모터링 보호를 말하는 경우도 있다.

11. 동기탈조 보호 (同期脫調保護, Out of Step Protection)
동기탈조 보호는 송전선 보호 또는 동기기 보호에 적용 된다. 송전계통에서 동기탈조가 발생하여 어느 선로의 양단 전압 위상차가 180도가 되면 계통의 전압, 전류는 전기적 중성점에서 3상 단락고장이 발생한 경우와 같게 되므로 그 점을 동작범위로 하는 송전선 보호계전기가 오동작할 수 있다. 따라서 동기탈조시에는 거리계전기에 의한 차단을 저지하는 방식을 채용하고 있으며, 우리 계통에서는 일반적으로 송전선 주보호와 Zone-1,2 차단을 저지시 키고 최종 후비보호인 Zone-3의 차단은 허용한다. 동기탈조 검출방법은 그림(4)에서와 같이 계전기가 보는 임피던스 궤적이 동기탈조시에는 서서히 이동되지만 고장시에는 순간적으로 이동되는 것을 이용하고 있다.
고장시에는 OS 및 M에는 동시에 동작하여 차단되나, 탈조시에는 OS요소가 동작한 후 M요소가 동작할 때까지 약간의 시간이 소요되기 때문에(4～5 cycle) 그 사이에 Trip 회로는 개방된다. 한편 우리 345kV 송전선 보호에는 블라인더(Blinder)형의 계전기를 추가하여 회복 불가능한 동기탈조시에 차단명령을 내리는 방식도 함께 쓰고 있다. 동기기에서 보면, 부하상태로 기동되는 동기전동기의 경우 동기탈조보호가 반드시 필요하지만 동기발전기는 계자상실이 되지 않는 한 동기탈조의 가능성은 희박하며, 발전소간의 동기탈조는 송전선 보호에 포함된 탈조 보호 장치로 검출이 가능하기 때문에 일반적으로 발전기에는 계자상실 계전기 이외에 별도의 동기탈조계전기는 생략되어 왔다. 그러나, 최근 전력계통의 대형화에 따라 선로 임피던스가 감소하는 반면 발전기의 임피던스는 증가하는 추세에 있어 동기탈조시 전기적 중성점이 발전기에 근접되는 경우가 나타나므로 동기발전기에 동기탈조보호를 적용하는 경우도 있으며 계전기의 특성은 블라인더형의 거리계전기가 주로 사용된다.

12. 송전선로 보호

1) 선로가압시 고장검출 (SOFT, Switch on to Fault Trip)
송전선 보호용 거리계전기의 전압 입력으로 선로측 PT 를 사용하는 보호계전기는 유지 보수 후 접지장치를 제거 하지 않거나 고장이 제거되지 않은 상태에서 차단기를 투입하면 3상이 접지된 상태에서는 고장 전압이 거의 0이고 기억 작용이 되지 않으므로 거리계전기는 동작할 수 없다. 이 경우에 계전기 고장 검출이 가능하도록 하는 것이 SOFT기능이다. 통상 차단기 투입후 일정시간(약 500ms 정도)까지 기능이 동작하며 이 목적을 위해 CB 보조계전기 접점 신호가 사용된다.

2) Stub Protection
거리계전기의 전압 입력으로 선로측 PT를 사용한 경우에 사용되는 보호방법이다. 선로용 DS가 열리고 차단기 CB1, CB2가 닫힌 상태에서는 선로 전압은 0이며 거리계 전기는 동작할수 없다. 따라서 이 맹점구간 보호를 위하여 선로 조건(선로용 CB 투입 및 DS 개방)이 만족되고 과전류 계전기로써 차단기를 차단시키는 방식이다.

3) VT 이상검출 (VTF, VT Failure Detection)
VT(Voltage Transformer)회로의 불량(단락, 지락 등) 이 발생될 경우 거리계전기는 동작하게 된다. 그러므로 VT(Voltage Transformer) 불량이 발생될 경우 거리계전기 동작을 저지시켜야 한다. 제작사별로 여러 종류의 검출 방법이 사용되고 있으나 일반적으로 VT 이상시에는 영상 전압이 발생되고 영상전류는 발생되지 않는 원리를 이용 하여 VT의 이상을 검출하고 있다.

배선 (Wiring)

배선은 배전반내에 수납한 주회로기기, 보호계전기, 계기등의 전기적 접속을 구성하기 위한 전선의 접속 및 지지를 하는 것을 말한다. 배선 중 단선, 접촉불량, 혼촉 및절연불량 등이 생기면 배전반으로서의 기능이 완전 마비 되어 전력공급에 막대한 차질이 발생되므로 배선에는 세심한 배려를 해야 한다. 배전반 내 제어회로의 배선방식은 Duct배선방식, 속배선방식 및 클리트 배선방식이 있다.
Duct배선은 다수의 전선을 사각형의 Duct내에 수납하고 개폐 가능한 뚜껑을 덮어 배선하는 방식으로 배선정리가 용이하고 배선의 보호가 가능하며 미관이 양호하므로 널리 사용된다. 속배선은 다수의 전선을 다발로 묶어 고정 시키는 배선방식으로 좁은 장소에 다수의 배선을 행하는 경우에 적합하다. 그러나 배선을 고정시키는 고정대가 필요하며 배선표면이 노출되므로 배선정리에 시간이 걸린다.
Cleat배선은 다수의 전선을 일렬로 나란히 하여 Cleat로 지지하는 방식으로 도면없이 배선을 찾는 경우에 편리하다.

단선결선도 (Single Line Diagram)

단선결선도는 각종 전기접속도의 기본이 되는 것으로서 변전소에 있어서의 기기와 계통과의 전기적 접속관계를 단선으로 나타내고 기타 감시를 위한 계기, 계전기의 접속 및 종류등을 표시한 도면인데 계통의 전반적인 접속상 태를 일목요연하게 알 수 있으므로 전기설비 계획시 최초에 작성하게 된다. 단선결선도는 그 자체가 도면화 된 사양서인데 각 기기를 symbol 또는 약호로 표시하고 그 정격, 형식, 사양 등을 병기하며 기기의 발주시 사양서에 첨부한다.

3선결선도

3선결선도는 단선결선도가 접속선을 단선으로 표시한데 반하여 3선으로 표시한 것으로 복선 결선도 라고도 한다. 3선결선도는 단선결선도에 표현된 기기의 주회로 접속, 계기용 변성기, 계기, 계전기 등의 접속을 구체적으로 3선화 한 것이기 때문에 극성, 위상관계, 상변화, 접지장소 또 시험용 단자, 휴즈의 접속장소등을 구체적으로 알 수 있는 이점이 있다.

시퀀스 다이아그램 (Sequence Diagram)

전개접속도는 배전반 제어장치 및 이에 관련되는 기기, 기구의 제어, 보호동작을 그 동작순서에 따라 기능을 중심으로 도시한 것으로 기기 자체의 성능과 함께 전기계통의 종합기능을 좌우하는 중요한 도면이다.
전개접속도는 단순히 동작의 순서를 주체로 표시하는 방식과 기기를 취부장소에 따라 표시하는 방식이 있는데 최근에는 전개접속도를 배전반 내부접속도와 겸용하는 종합적인 성격을 갖도록 하고 있다.
배전반 내부접속도를 생략하는 방식은 3선접속도 및 전개접속도에 배전반의 배선작업 및 보수점검에 필요한 각종 기호를 기입함으로써 접속도로서의 본질적인 면은 변함이 없도록 되어 있다.

이면접속도 (Back Wiring Diagram)

배전반 내부의 접속을 표시하는 도면으로서 제작사에서의 배선작업과 배전반 내부배선의 보수점검용으로 작성한다. 종래에는 배전반내의 실제 기기배치에 맞추어 구체적으로 배전반 이면접속도를 작성하였는데 최근에는 제작사의 배전반 생산방식의 합리화에 따라 배전반 내부접속도를 간략화하거나 생략하는 추세이다.

계통보호 점검의 종류

1. 기능 시험(Functional Test)
1) 정특성 시험 (Steady-State Test) 보호계전기 시험장비를 통한 각 계전요소의 동작치, 복귀치, 동작시간, 복귀시간, 위상특성의 정확도 등을 측정 하여 성능을 검증하는 시험을 정특성 시험이라 한다.
2) 동특성 시험 (Dynamic Test) 과도현상을 비롯한 계통 특수현상에 대하여 실제 고장이 발생한 때와 같이 전압, 전류의 급변하는 신호를 주어 그때의 각 계전요소의 동작을 확인하는 시험을 동특성시 험이라 한다.

2. 실계통모의시험
각종 계전기 보호대상물의 특성을 실제와 동일하도록 축소 또는 조작이 용이하게 모형을 만들거나, RTDS(Real Time Digital Simulator)를 이용하여 모델링 하고, 여기에 각종 고장 및 이상상태가 발생하였을 때를 가상하여 이에 대응하는 입력을 인가하였을 때 계전기의 동작 상태를 확인하는 시험을 말한다. 실계통모의시험은 동특성시험의 하나이다.

3. 연동시험(連動試驗)
보호계전기와 모든 설비가 정상적인 상태로 연결되어 있는 상태에서 계전기를 인위적으로 동작시켜 관련 보조 계전기 및 기기 등의 동작상태의 정상 유무를 확인하는 시험을 연동시험이라 한다.

4. 준공시험(竣工試驗)
계전기의 신설이나 증설했을 경우 사용장소에 설치, 취부 후 사용 개시 전에 현지에서 계전기 자체의 특성과 회로구성의 양부를 판정하기 위한 시험을 말하며 가장 중요한 시험이다.

5. 선로정수측정 시험
선로정수 측정 장비를 통하여 송전선로 정상분, 영상분 임피던스 등을 측정하는 시험을 말한다.

점검의 종류

1. 초기점검(初期點檢)
설비준공 후 1년 이내에 정기점검에 준하여 시행하며, 보호계전기 및 이와 관련된 설비 내·외부의 이상 유무를 확인 점검한다.

2. 정기점검(定期點檢)
운전중에 특성(동작치, 동작시간등)의 변화여부를 준공시험시 행한 치와 비교 확인하여 양부를 정기적으로 판정하는 시험을 정기점검이라 하며, 계전기의 시험에서는 구조검사, 특성시험과 계전장치의 일반구조 배선검사, 종합동작시험, 절연저항측정, 잔류전압(전류) 측정 등을 시행한다.

3. 임시점검(臨時點檢)
보호계전기, 계기용 변성기류의 교체, 회로의 변경(직 류회로, 계기용변성기의 이차회로), 기타 필요하다고 인정 되는 경우에 하는 점검을 임시점검이라 하며 특히 우리 계통에서는 주로 계전기 오동작 원인규명 등이 이에 속한다.

고장검출요소 (Fault Detection)

1. Fail Safe
별도의 접점 또는 Hardware 구성을 통해 차단기 Trip 회로에 직렬로 구성되어 주요소의 오동작을 방지하는 것을 말한다.

2. Fault Detection
주요소의 동작을 특정한 시스템 조건에서 동작하도록 제한하는 것을 말한다.

3. 최종차단 (最終遮斷, Final Trip)
재폐로방식을 적용하고 있는 선로의 보호에서는 자동재 폐로가 가능한 경우가 있고, 재폐로가 불가능한 경우가 있는데 후자인 경우와 같이 재폐로가 불가능한 경우에 차단되는 것을 최종차단(Final Trip)이라 한다. 즉 선로의 고장이 영구고장인 경우 자동재폐로 시도 후 재차단되어 재폐로가 “Lock out”되는 경우를 말한다.

4. 2차 임피던스 (Secondary Impedance)
전력설비(송전선, 변압기, 동기기 등)의 Impedance를 계기 용변성기(CT, PT)의 2차측으로 환산한 Impedance를 2차 Impedance라 말하며, 이것은 거리계전기의 정정에 사용되는 Impedance로서 계전기 임피던스(Relay Impedance)라 고도 한다.
즉 Z L : 전력설비의 임피던스

Z : 2차 임피던스라고 하면

Z = (V/PT비)/(I/CT비) = V/I×(CT비/PT비)
∴ Z = Z L ×(CT비/PT비

5. 주파수변조 (周波數變調, Frequency Modulation)
반송통신에 있어서 전자파를 전파시킬 때 이 전자파에 어떤 방법으로 전달하려고 하는 정보를 실려보내게 된다. 이것을 위해서는 보통 Single로서 전자파가 되는 고주파전류 즉 반송파(Carrier)에 어떤 변화를 주어야 하는데 이때 진폭을 일정하게 유지하고 정보에 따라 주파수만 변화시 키는 방법을 주파수변조(Frequency Modulation)이라 한다.

차단기 트립방식

1. 직류트립방식(DC Trip Device)
배전선상에 고장발생시 보호계전 기가 동작하여 차단기를 Trip시키는 방식의 일종으로서 발․변전소의 제어전류인 직류를 차단기의 Trip coil에 흘려 차단시키는 것을 직류 Trip방식이라고 하며, 동작의 확실성의 면에서 볼 때 이 직류 Trip 방식이 가장 좋다.

2. 교류트립방식(AC Trip Device)
배전선상에 고장발생시 보호계전기가 동작하여 차단기를 Trip시키는 방식의 일종으로서 발․변전소에 설비비등의 면에서 제어용 직류전원(Battery)을 설치할 수 없을 때고장전류, 즉 교류전류자체로서 계전기도 동작시키고, 한편 차단기도 Trip시키는 것을 교류 Trip방식이라고 한다.

3. CTD 트립방식(Condenser Trip Device)
배전선상에 고장발생시 차단기를 Trip시키는 방식의 일종으로 정류기를 통하여 상시 Condenser (200μF정도)에 충전하여 놓고, 고장이 발생하면 보호계 전기의 동작에 의해서 Condenser가 방전된다. 이때의 방전전류가 차단기의 Trip Coil을 동작시켜 Trip시키는 방식을 Condenser Trip방식이라고 하며, 직류 Trip방식 보다는 못하나 교류Trip방식 보다는 더 효과적인 방법이다.

정격치 (定格値, Rating)
계전기의 특성치가 성능의 보증기준이 되는 량, 예를 들면 정격전류, 정격전압, 정격주파수 등을 말한다. 단, 전류회로는 정격치 전류의 연속통전에 견디어야 한다.

시간에 의한 계전기 정격구분

1. 연속정격(連續定格, Continuous Rating)
계전기에 정격치가 연속적으로 인가되어도 그 특성 및성능이 규정한도를 넘지 않는 경우를 연속정격이라 한다.

2. 단시간정격(短時間定格, Short Time Rating)
연속정격과 비교되는 용어로서, 계전기에 정격치가 정해진 한도시간으로 인가 되었을 때 그 특성 및 성능이 규정치 한도를 넘는 경우를 말하며, 이 경우에는 일반적으로 단시간의 한도시간을 설비특성을 반영하여 규정한다.

3. 부담 (Burden)
계전기 입력회로의 임피던스(Impedance)를 말하며, 소비부담, 소비전력, 부담 임피던스 중의 하나로 표시한다. 부담을 나타낼 때에 변류기(CT)를 사용하는 전류회로와 계기용변압기(PT)를 사용하는 전압회로의 부담은 정격 VA로, 직류회로의 부담은 정격치 소비전력으로 그 외의 회로부담은 부담 임피던스로 표시함을 원칙으로 한다.

(1) 소비부담(消費負擔)
계전기의 부담을 소비되는 VA로 나타낸 것이다. 소비 VA는 보통 정격치 소비 VA와 동작치 소비VA 중 하나로 표시하며, 그 외의 경우에는 그 조건을 명기하여야 한다.
1) 정격치 소비부담 계전기의 정격입력에 대한 소비VA이다. 단, 그 값이 정격치나 다른 입력 등에 따라 변하는 경우에는 특히 조건을 명시하지 않는 한 최대가 되는 조건하에서의 값을 나타낸다.
2) 동작치 소비부담

계전기를 동작시키는데 필요한 공칭동작치에 대한 소비 VA를 말한다. 이 값이 정격치, 다른 입력 등에 따라 변하는 경우에는 특히 조건을 명시하지 않는 한 최소가 되는 조건에서의 값을 나타낸다.

(2) 부담 임피던스
부담을 오음(ohm)으로 나타낸 것이다. 단, 이 값이 입력의 크기, 정정치, 다른 입력의 영향 등으로 변하는 경우에는 다음의 관계가 있다.
VA(I)＝I 2 Z, VA(P)＝V 2 /Z Z(ohm) : 특히 명시하지 않는 한 최대 조건하의 부담

VA(I) : 전류계전기의 VA

VA(P) : 전압계전기의 VA

4. 공칭치 (公稱値, Norminal Value)
제작자가 표시한 계전기 특성의 기준치를 말한다. 일반 적으로 동작을 나타내는 용어와 조합 사용된다. (예; 공칭동작치, 공칭동작시간)

5. 오차 (誤差, Error)
어떤 량의 측정에 있어 그 참값(True Value)을 찾는다는 것은 거의 불가능한 일로서 측정치는 참값보다 다소의 차가 포함되는 것은 피할 수 없다. 이 차를 오차라고 한다.
그러므로 측정할 때 그 측정치에서 가능한 한 모든 오차를 제거하고 그 결과에 의하여 가장 확실한 값을 찾아서 참값에 사용한다. 계전기의 오차는 다음 식으로 표시된다.
오차(ε) = 실측치(M)-공칭치(T) / 공칭치(T) 또는 특별히 정한치 × 100(%)

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6. 정정 (整定, Setting)
보호계전기가 보호할 구간에서 어떠한 이상상태가 발생 했을 때 이에 적절히 동작하도록 조정장치(Tap, Lever 등)에 의해 동작기준치를 정하는 것을 말하며, 조정장치 (Tap, Lever등)로 정정(Setting) 된 동작기준치를 정정치 (Setting Value)라고 한다.

7. 정정범위 (整定範圍, Setting Range)
정정할 수 있는 동작 기준치의 범위를 말하는 것으로 써, 예를들면 전자기계식 과전류계전기에서는 통상 4～ 12의 정정범위를 가지고 있다.(Tap Range 4,5,6,7,8,10,12)

보호계전기 동작 구분

1. 정동작(正動作)
계전기가 동작하여야 할 경우에 동작한 것이 정동작이 다. 

2. 정부동작(正不動作)
계전기가 동작하지 말아야 할 경우에 동작하지 않는 것을 정부동작이라 한다.

3. 오동작(誤動作)
계전기가 동작하지 말아야 할 경우에 동작한 것이 오동 작이다.

4. 부동작(不動作)
계전기가 동작하여야 할 경우에 동작하지 않는 것이 부동작이다.

계전기 (繼電器, Relay)

미리 규정한 전기량이나 물리량에 동작하여 전기회로를 제어하는 기능을 갖는 장치를 계전기라고 하며, 기능별로는 5가지로 분류된다.

1. 보호계전기(Protective Relays)
전력선, 전력기기 등의 보호대상물에 발생한 이상상태에 동작하여 피해의 감소를 도모하고, 그 파급을 방지하기 위해 적절한 명령을 주는 것을 목적으로 하는 계전기를 보호계전기라 한다.

2. 감시계전기(Monitoring Relays)
보호계통의 상태(Condition)를 판별 하는 것으로 고장 검출기(Detectors), 경보기(Alarm), 동기검정, 회로망, 상(Phase)검정 등의 역할을 한다.

3. 프로그래밍 계전기(Programing Relays)
전기적인 시퀀스(Sequence)를 검출하는 것으로서 재폐 로(Reclosing)나 동기검정(Synchronizing)등에 사용된다.

4. 조정계전기(Regulating Relays)
동작요소가 미리 정해놓은 값에 도달 할때 동작하는 계전기를 말한다.

5. 보조계전기(Auxiliary Relays)
다른 계전기나 보호장치의 동작을 원활히 하기 위하여 동작회로의 개폐명령에 응해 동작하는 것으로서 Timer, Seal in Unit, 수신릴레이(Receiver Relay), Lock-out Relay, Closing Relay, Trip Relay 등을 포함한다.

보호계전기 분류 (保護繼電器, Protective Relay)

1. 전자기계형 계전기(電磁機械形 繼電器, Electro-mechanical Relay)
계전기내 가동부의 자속이 작용하여 기계적인 힘을 발생시키고 그 힘에 의해 접점을 개폐하는 계전기를 전자기 계형 계전기라 하며 동작 원리에 따라 가동철심형과 전자 유도형으로 구분된다.

2. 정지형 계전기(停止形繼電器, Static Relay)
기계적인 움직임 없이 트랜지스터, IC 회로에 의해 입력전기량의 크기 또는 위상을 비교하여 그 비교결과에 따라 출력을 발생시키는 계전기를 말한다. 정지형 계전기의 출력은 전기적 출력이지만 이것을 가동철심형 보조계전기에 주어 최종 출력을 접점의 개폐로 얻는 것이 일반적이다.

3. 디지털 계전기(Digital Relay)
전압, 전류 등을 일정한 시간 간격으로 샘플링(sampling) 하여 디지털양으로 변화하고 이 데이터를 마이크로 프로 세서(μ-processor) 등으로 구성된 연산처리부에서 미리 준비한 프로그램에 의해 연산처리하여 계전기 특성을 실현시키는 계전기이다.

송전선로 임피던스

1.  자기임피던스(Self Impedance)
어떤 회로에 전류 I가 흐르면 전류 주위에는 자계 (magnetic field)가 형성되어 그 회로에는 자신의 전류에 의해서 생긴 자속(magnetic flux)과 항상 쇄교된다. 이러한 경우에 회로에 흐르는 전류를 변화시키면 자속과 회로 와의 쇄교수는 변화가 생겨서 회로 내에는 자속의 변화를 방해하는 방향으로 기전력이 유도된다. 이때 자속ψ와 전류I와의 비를 회로의 자기 임피던스라 한다. 식으로 표시 하면 L＝dφ/dI [H], 이것을 Impedance로 환산한 값을 Self Impedance라 한다.

2. 상호(相互)임피던스(Mutual Impedance)
2개의 독립된 폐회로 C 1 ,C 2 가 근접하여 있고 회로 C 1 에 전류i 1 를 흘리고 C 2 에 흘리지 않는다면 i1이 시간적으로 변화한다. 따라서 φ 1 중 폐회로 C 2 와 쇄교하는 φ 21 도 시간 적으로 변화를 가지게 된다. 따라서 C 2 회로에 유도기전력이 유기된다. 여기서 전류 I 1 과 자속 φ 21 과의 비를 회로의 상호 inductance라 한다. 식으로 표시하면 M＝dφ 21 /dI 1 [H], 이것을 Impedance로 환산한 값을 상호 Impedance(Mutual Impedance)라 한다. M은 전류와 무관하고 두 회로간의 상대거리 각 회로의 형태와 주위 매질에 의해 결정된다

3. 보호관련 계통현상

1) 분류효과(Apparent Effect)

자전원의 송전선에서 거리계전기가 보는 겉보기 (Apparent) Impedance가 실제 고장 지점까지의 Impedance보다 크게 나타나서 고장점이 거리적으로는 동작범위인데도 부동작 되는 경우가 있다. 이러한 현상은 분류효과 때문에 발생된다. 전원단에서 공급하는 전류와 임피던스 X 2 에 의하여 A단의 전압이 커지게 되어 거리 측정치(Z R ')가 임피던스과 고려한 정정치(Z R ＝X 1 ＋X 2 ) 보다 커지는 현상이다. 만약 계전기 정정시 이러한 분류효 과를 감안하여 정정 운전하는 중에 B S/S측의 전원이 없어지면, 분류효과가 없으므로 계전기는 Over-reach하게 되어 외부고장시 오동작하게 된다.

2) 고장전류반전(故障電流反轉)

(1) 단락우선(短絡優先)
지락고장시 지락보호용 거리계전기를 설치하여 사용하는데, 지락 거리계전기는 2상 단지락 고장시 진상에 설치된 지락 거리계전기의 Over Reach 특성때문에 상대단 변전소측 외부고장시 오동작 할 우려가 있어 2상 지락고장시 지락거리계전기의 동작을 block하고 단락 거리계전기 만으로 동작하도록 하는 방식이다.

(2) 보호 (保護, Protection)
전력선, 전력기기 등에 단락, 지락 등의 이상상태가 발생하였을 경우 피해를 경감시키고 그 파급을 저지하는 것을 목표로 하며,
- 정상부분과 이상부분을 분리하여 정상부분이 이상부분의 영향을 받지 않도록 하고,

- 이상부분의 운전을 정지시키고,

- 이상운전을 정상으로 회복시키는 것 등의 조치를 취하는 것을 보호라 한다.

4. 보호협조 (保護協助)
피 보호물에 고장이 발생하였을 때 피 보호물의 주보호 장치(Main Protecting Equipment)가 동작하여 고장이 제거되고, 피 보호물의 후비 보호장치(Back up Protecting Equipment)는 동작하지 않도록 주보호장치와 후비보호장 치간에 시간차이를 두어 보호장치간에 시간협조를 시키는 것을 보호협조라 한다.

고장 유형 (故障類型)

1. 3상 단락 고장(Three-phase Ffault)
동일한 전압회로 3상이 어떠한 원인에 의하여 동시에 상호 접촉된 고장을 말한다. 예시) a-b-c, a-b-c-g

2. 2상 단락 고장(Phase-to-phase)
동일한 전압회로에서 절연되어 있는 충전부가 어떠한 원인에 의하여 다른 충전부와 상호 접촉된 고장을 말한다. 예시) a-b, b-c, c-a

3. 2상 단지락 고장(Two-phase-to-ground)
단락과 지락 고장이 동시에 발생하는 고장을 말하며, 일반적으로 영상전압, 영상전류가 존재하는 2상 고장을 단지락 고장이라고 한다.
예시) a-b-g, b-c-g, c-a-g

4. 1선 지락 고장(Phase-to-ground)
절연되어 있는 충전부가 어떠한 원인에 의하여 대지와 접속되어 고장이 발생하는것을 말한다.
예시) a-g, b-g, c-g

시간에 따른 고장

1. 순간고장(瞬間故障, Instantaneous Fault)
동물의 접촉, 수목 접촉, 낙뢰 등으로 인하여 순간적으로 고장이 발생하였다가 자연 소멸되거나 전압을 한번 무압시켰다가 다시 인가하면 자연 복구되는 고장을 순간고 장이라 한다.

2. 영구고장(永久故障, Permanent Fault)
전선의 단락, 변압기의 고장, 지지물의 넘어짐 등과 같이 즉시 복구하지 않으면 계속해서 고장이 지속되는 것을 영구고장이라 한다.

3 위치에 따른 고장

1) 내부고장(內部故障, Internal Fault)
계전기의 보호구간(계전기 설치단)의 고장을 내부고장 이라 하며, 그림(1)에서 Relay1, 2에서 보면 Ry 1 과 Ry 2 사이 구간내의 고장을 말한다. 따라서 Ry 1 , Ry 2 에서 보면 F 1 지점의 고장은 내부고장이다.

2) 외부고장(內部故障, External Fault)
계전기의 보호구간(계전기 설치단) 바깥쪽의 고장을 외부고장이라 하며, 외부고 장은 양 Relay사이 구간을 제외한 모든 곳의 고장을 외부 고장이라 한다.

3) 다중고장(多重故障, Multi Fault)
여러 전력설비에 동시에 고장이 발생하는 경우를 다중 고장이라 하며, 예를 들면 2회선 송전선로에 #1송전선로와 #2송전선로에 동시에 고장이 발생하는 경우나, 변전소 모선과 송전선로가 동시에 고장이 발생하는 경우 등이 있다.

4) 진전고장(進展故障, Evolving Fault)
전력설비의 단상(A상)고장이 다상(AB상 또는 ABC상) 고장으로 시간차를 두고 확대되는 현상을 진전고장이라 한다.

4 고장점저항 (故障点抵抗, Fault Resistance)
전력기기 또는 송전선에서 단락 또는 지락고장시에 고장점에 발생하는 Arc저항 및 접촉저항을 고장점 저항이라 한다. 아크저항(Arc resistance)은 선간 또는 상과 대지 간의 고장시 발생되는 Arc는 유효전력을 소비하는 특성을 가지고 있어, Arc는 저항으로 취급한다

5 계통구성에 따른 선로 구분

1) 환상선로(環狀線路, Loop Line)
폐회로를 구성하고 있는 선로를 환상선로라 한다.

2) 방사상선로(放射狀線路, Radial Line)
전원에서부터 나뭇가지처럼 뻗어나가 어떤 지점에서든지 폐로가 되지 않은 선로를 방사상선로라 한다.

유도전압 조정기 (Induction Regulator)

권선형 유도기와 유사한 정지기로서 통상 입력측에 연결된 분로권선과 회로에 직렬로 접속된 직렬권선이 있어서 회전에 의해 양자간의 상대 위치를 이동시킴으로써 직렬전압의 크기와 위상을 변경하고 출력측의 전압을 조정 하는 전압조정기이다.

병렬코일의 위치를 회전시켜 바꾸어 줌으로써 2차측 전압을 1차측 전압 V 1 ±E 2 의 범위 내에서 연속적 으로 조정할 수 있다. 조정하는 전력의 상수에 따라 단상 유도전압조정기 또는 3상 유도전압조정기라 한다.

유연송전시스템 (FACTS : Flexible AC Transmission System)

전력용 반도체 스위칭 소자를 이용한 송전 전력 제어 기술을 도입해 전기의 흐름을 능동적으로 제어함으로써

송전 선로의 설비 이용률을 극대화하고, 송전용량을 증대 시키며 전압 변동을 최소화하는 새로운 개념의 전력 송전 시스템 방식을 말한다.

1. 정지형 무효전력 보상장치 (SVC : Static Var Compensator)
정지형 무효전력 보상장치는 기존의 무효전력 조정설비인 전력용 콘덴서 또는 분로리액터에 비하여 제어의 연속 성이 구비됨으로써 전압 변동의 최소화 및 안정도 향상 등이 기대된다. 정지형 무효전력 보상장치는 전력 계통에서 전압을 제어하기 위한 것과 산업용으로 부하보상 또는 Flicker 방지용으로 쓰이는 것 두 가지로 대별된다.

2. 정지형 동기조상기 (STATCOM : Static Synchronous Compensator)
STATCOM은 모선에 병렬로 연결되는 구성 요소이다.
STATCOM은 무효전력의 동적인 제어를 통하여 병렬 모선 전압을 일정하게 유지하는 것을 목적으로 한다.
STATCOM은 전압원 인버터로 이루어지며, 인버터는 변압기를 통해 모선에 병렬로 연결된다. 인버터 및 제어기와 보조 구성요소들은 내후성을 갖는 건물에 배치된다. 변압기는 적절한 정격을 가지는 상용의 차단기를 사용하여 모선에 연결된다.
옥내기기의 주요 구성요소는

1) 6개의 폴 및 DC Clamp 폴로 구성된 인버터 구성기기, 2) 제어기, 3) 냉각시스템으로 구성된다.

3. 통합형 전력조류 제어장치 (UPFC : Unified Power Flow Controller)
종합 조류제어기(UPFC : Unified Power Flow Controller)는 STATCOM과 SSSC의 직류 링크단을 공유시켜 선로로 전송되는 무효전력과 유효전력을 총체적으로 보상하기 위한 FACTS 기기이다.
UPFC는 정상상태에서 전력조류를 제어하는데 효과적이고 고장시 과도안정도를 개선하는 데에도 대단히 효과적이다. 또한 보상에 필요한 무효전력을 내부적으로 공급하기 때문에 송전선로의 어떤 지점 에도 설치 가능하고 전력계통의 확장이나 변경에 관계없이 운용 가능하다.

4. 위상변환 변압기 (Phase shifting transformer)
양단간의 전압 위상차 δ의 크기를 조정함으로써 선로 조류를 일정수준 증대 가능하게 하여 송전용 량을 증대시킬 수 있으나 극히 일부에서 적용되고 있다.

동기조상기 (Synchronous Compensator)

동기전동기를 무부하 상태로 운전하고 여자전류를 가감 하면 1차에 유입하는 전류는 거의 무효분 뿐이며 과여자 해주면 진상전류, 부족여자 해주면 지상전류가 된다. 이러한 특성을 이용해서 동기전동기를 전력계통의 전압조정및 역률개선에 사용하는 것이 동기조상기이다. 전력계통에 조상기를 설치하여 이것을 과여자해서 운전하면 조상 기는 선로에서 진상전류를 취하여 일종의 콘덴서 역할을 하므로 송전선 역률을 개선하고 전압 강하를 감소시킨다. 반대로 발전기가 무부하 송전선에 연결되어 자기여자를 일으키는 경우 조상기가 부족여자로 운전되므로 일종의 리액터가 되어 선로에서 지상전류를 취하고 자기여자를 방지한다.

1. 조상기의 V곡선 (V curve of modifier)

계자전류 I의 값이 조상기의 공급전압에 정확하게 대응 되면 전기자는 조상기의 손실에 해당하는 극히 작은 유효 전류가 흐르는 데 I 가 커지면 계자자속의 초과분을 상쇄할 수 있는 진상전류가 전기자에 흘러 들어온다. 반대로 I 가 작아지면, 계자전류의 부족분을 보충하고 지상전류가 흘러 들어온다. 이와 같이 회전자와 고정자간의 공극에는 항상 일정한 자속이 있도록 전기자 전류는 변한다.

조상기는 진상용량이 크므로 정격용량은 진상으로 나타 내기로 되어 있는데 지상용량의 대략의 값은 다음과 같다. 지상용량≒정격용량×단락비×0.8 그러므로 지상용량이 큰 조상기 일수록 단락비를 크게 잡아야 하므로 기기는 커지고 가격은 비싸진다.

2. 발전기 (Generator)

무효전력의 발생 및 소비에 의하여 계통의 전압을 조정 하는 측면을 고려한다면 발전기도 조상설비의 하나로 간주될 수 있다. 다만, 발전기는 동기조상기와는 달리 유효 전력(P) 공급이 주된 기능이며 필요에 따라 무효전력을 가감하여 계통의 전압 조정 역할을 할 수 있다. 발전기는 정격출력에서 85%∼90% 정도까지의 역률에 상당하는 무효전력을 공급함으로써 계통전압을 조정하게 된다. 발전 기는 여자전류를 가감함으로써 무효전력을 제어하게 되는데 여자전류를 증가시키면 무효전력이 증가되고 여자전류를 감소하면 무효전력 발전이 감소된다. 여자전류의 감소에 따라서는 진상역률이 되어 전력계통으로부터 무효전력을 소비하게 된다. 

비돌극기 발전기인 경우 X d =X q 가 되고 전류 I는 90 ° 위상차를 갖게 된다. 

발전기는 일반적으로 자동전압조정기(AVR)을 구비하고 있어 여자전류를 자동제어하여 단자전압 또는 역률을 출력에 무관하게 일정상태로 유지할 수 있다. 발전기에 의한 무효전력 조정은 연속제어가 되는 장점이 있다. 특히 최근에는 초고압 송전선과 지중송전계통 증대로 인한 정전용량 증가로 심야 등 경부하시에 상대적으로 무효전력 공급이 소비를 넘게 되어 전압이 규정치 이상으로 상승하게 된다.
이것을 해결하기 위하여 정전용량을 흡수하기위한 화력 발전기의 저여자 운전이 일반적으로 행해지고 있다.
발전기를 저여자로 운전하는 경우 발전기 단자전압이 저하함은 물론 안정도도 저하되는 문제가 있다. 이밖에도 발전기 저여자 운전은 발전기 고정자틀 부분의 누설자속 증가를 초래해 과열 문제를 발생시킬 우려가 있으며, 소내 전압 저하로 출력감소 및 효율감소와 같은 여러 가지 문제가 발생하므로 유의할 필요가 있다.

3. 자기여자(Self-excitation)

운전 중인 발전기에 무부하 또는 경부하 송전선로를 연결하면 송전선로의 정전용량에 의하여 충전전류가 흐르게 되는데 이 충전전류는 발전기 전압보다 위상이 90 ° 앞선 진상 전류로서 교류발전기의 전기자반작용(증자작용)을 일으켜 발전기 단자전압의 상승의 원인이 된다. 이때 발전 기의 용량이 충분히 크지 않으면 발전기의 여자회로를 개방하여도 발전기단자전압이 순식간에 이상 상승할 수 있다. 이 현상을 발전기의 자기여자(Self-excitation)라 한다.