교류 전철 변전소의 보호 계전기에 대하여

교류 전철 변전소의 보호 계전기에 대하여

 

 

1. 서론

전철 변전소의 보호 계전 시스템이란 전력 계통, 전기 기기의 이상 상태를 조속히 제거함으로써 사람의 안전, 설비의 손상 방지, 2차 재해의 손상을 피하는 동시에 다른 전력 계통으로의 파급을 막고 전력 공급의 안전과 신뢰도 향상을 도모하기 위해서 보호 계전기를 중심으로 한 시스템이다.

 

2. 전철 변전소 보호 계전기

1) 거리 계전기(44F)

(1) 개요

거리 계전기는 고장점까지의 거리를 그때의 전압, 전류를 계측하여 정정값 이내일 때 동작하여 차단기를 개방하는 계전기이다. 교류 급전 회로는 일반적으로 단독 급전을 수행하며, 선로 임피던스는 선로 길이에 비례한다.

2) 거리 계전기의 원리

교류 급전 회로의 저항과 리액턴스의 비는 약1:3 정도로 리액턴스분이 크다.

거리 계전기가 설치되어 있는 변전소에서 급전 구분소, 인접 변전소까지의 각각의 임피던스는 앞의 그림에서 B점(r1,x1), C점(r1+r2, x1+x2)으로 나타내게 된다. 고장이 발생하였을 경우에는 고장점 저항이 합해지므로 그림의 A’(r0,0), B’(r1+r0,x1), C’(r1+r2+r0, x1+x2)로 표현된다.

고장점을 포함하여 거리 계전기의 정정을 점선과 같이 설정하면 고강 영역과 부하 영역을 명확히 구분할 수 있고 고장과 부하의 영역을 임피던스 곱으로 선택하기 때문에 임피던스 계전기라고도 부르고 있다.

 

2) 고장 선택 계전기(50F)

부하 전류 변화분과 고장 전류 변화분의 차이에 의해 장애를 검출하는 계전기로 교류 급전 회로에서 거리 계전기로 선택이 곤란한 고저항의 접지 고장이나 연장 급전시 거리 계전기로써 보호되지 않는 접지 고장 등을 검출하기 위해 거리 계전기의 후비 보호로 사용된다.

 

3) 과전류 계전기(51F)

과전류에 의해 동작하는 일반적인 계전기로서 저항이 큰 장애 검출을 위한 경우와 급전 거리가 비교적 짧은 선로(역 구내, 차량 기지 등)의 후비 보호로서 사용되고 있다.

 

4) 재폐로 계전기(79F)

교류 전차선로에 수목이나 조류 등의 외부 접촉이나 애자 섬락 등에 의해 순간 지락 또는 단락 고장이 발생하면 차단기가 회로를 자동으로 차단한다.

재폐로 계전기는 지락, 단락 등의 사고에 의하여 차단기가 자동 차단되면 동시에 동작을 개시하여 일정 시간 후 차단기를 재투입하며, 재폐로 시간은 보통 0.4~0.5초로 설정되고 있다.

5) 고장점 표정 장치(Locator)

급전회로에 고장이 발생하였을 때 고장점을 찾는 것은 장애의 조기 복구를 위하여 중요하다. 고장점 표정 장치는 전차 선로에 단락 또는 지락 고장이 발생하게 되면 곧 동작하여 고장점까지의 거리를 나타내는 장치이다. 고장점 표정 장치는 급전 회로 보호 계전기인 거리 계전기(44F)나 고장 선택 계전기(50F)와 조합하여 사용되며, 리액턴스 검출 방식과 AT 흡상 전류비 방식이 있다.

 

6) 비율차동 계전기(87T)

변압기의 내부 고장을 검출하는 방법으로 비율 차동 계전기(87T)를 사용한다.

그 원리는 다음과 같다.

보호할 변압기의 전원측과 부하측에 CT를 삽입하여 양자의 전류가 대략 같은 경우는 정상 또는 외부 고장이고, 전원측의 전류가 크고 부하측의 전류가 작으면 내부 고장으로 판단하여 내부 고장일 경우에만 고속 검출하여 전로에서 차단하는 보호 방식이다.

 

3. 결론

전철 설비의 사고 발생 원인으로는 낙뢰와 같은 이상 전압, 지진과 같은 자연 재해, 이물질의 접촉, 절연 열화, 환경에 따른 오손, 과부하, 보수 불량 등을 들 수가 있다. 이러한 사고를 조속히 검출 제거함으로써 설비의 파괴와 사고의 파급을 최소한으로 줄이는 동시에 정상 상태의 복구를 용이하게 하기 위하여 각종 보호

계전기를 설치 하고 있다.