전기,철도 기술자료/전기이론

SGR 선택 지락 계전기 시험 방법

양 회장 2017. 10. 24. 10:09


SGR 선택 지락 계전기 시험 방법

 

 

1. 선택 지락 계전기의 개요


선택 지락 계전기전기는 비접지계 배전선의 선택지락 보호에 사 용되고 있는 것으로 지하철 1,2호선에서는 고배 회로 전체와 22KV 비접지방식 수전 변전소의 일 부 수전회로에 설치되어 있다. 선택지락 접지계전기는 2회선 이 상 시설되어 있는 곳에 한 회선 접지사고시 건전회선 케이블 충 전전류와 영상전류 및 영상 전압에 의해 동작하는 전력형계전기 로 건전회로에는 충전전류가 반대로 흐르므로 전류위상에 따라 동작하도록 하여 사고회선에 접속된 계전기만 동작하도록 하는 선택 특성이 있다



2. 영상전류 ‧ 영상 전압 검출방법


지락계전기는 영상전류와 영상전압의 검출에 의해서 동작하여 시설 보호를 하는 계전기로서 그 검출 방법에는 아래와 같다.

(1) 영상 전류 검출



영상 변류기(ZCT)는 비접지계와 같이 지락전류가 작은 계통에 서 영상 전류를 얻는 경우에 사용되고 있다. 그림24 a)와 같이 1차도체를 관통하는 구멍을 갖고 있는 철심에 2차권선을 감은 관통형의 것과 그림24 b)와 같이 1차 도체에 결선하는 것이 있다



1차측 회로에 지락사고가 발생하여 지락전류가 흐르면 2차측에 출력이 생긴다. 1차측 지락전류와 2차측 출력전류의 비는 200 ㎃/1.5㎃가 표준이다.


변류기의 잔류회로는 그림25에와 같이 3상회로의 변류기를 스 타 접속하고 2차측도 스타 접속하여 중성점을 접속하는 회로를 이용한 것으로 그림의 굵은선 부분을 잔류회로라 한다. 지락이 발생하고 영상 전류가 발생할 경우에 전류는 3상의 전류를 합 성했을 때 나머지 전류로 나타나는 성질을 이용한 것으로써 전류비는 300/5A 이하의 변류기에 사용되고 있다.


(2) 영상전압검출

접지변압기(GPT)를 사용하여 그림26과 같이 1차를 스타 2차를 OPEN델타 회로로 하였다. 정상시에는 오픈델타의 단자에 전압 이 발생하지 않으나 1차측 회로에 지락사고가 발생하면 영상 전압이 발생하기 때문에 이것을 과전압 지락 계전기의 동작요 소에 삽입하고 지락회선의 전류요소에 의하여 방향지락계전기 를 동작시키고 있다.

발생전압은 전류비가 6.6KV/110V이라면 정상시 각상 63V로 평형이고 OPEN 델타 단자간에는 0V이나 1상에 완전지락사고 가 발생하면 190V가 발생한다.




3. 비접지 계통 1선 지락 전류 및 영상 전압 산출


  

지락전류는 380㎃(ZCT 2차380㎃ × 1.5 / 200  ) 가 흐른다.

위조건에서 Rg=2,000Ω일때 Ig = 317.5㎃

Rg=4,000Ω일때 Ig = 272.2㎃

Rg=2,000Ω일때 Ig = 317.5㎃


(나) 충전전류

비접지계통에서 지락사고가 발생하면 변압기 회로가 대지와 구성되지 않기 때문에 직접접지 계통의 지락사고 같은 계통 지락전류가 흐르지는 않는다. 그러나 배전선과 대지간 충전 전류가 그림과 같이 대지와 회로가 구성이 되어 흐르게 된 다. 비접지 3상 배전선이 1선지락 되었을 때 흐르는 충전전 류는 배전선로 길이에 거의 비례하고 배전선로 1㎞ 당 다음 과 같이 흐른다.


1선 완전 지락시 지락전류 (3상의 경우 선로 길이 1㎞당)

선간전압

가공선

케이블

6KV회선

0.04A

1A




(라) 위상 특성

고장선로의 영상변류기를 흐르는 전류는 건전선로의 충전전 류와 영상변류기 중성점 전류와 영상변류기 중성점 전류와의 벡타 합이 된다. 선로의 상태에 따라 다르지만 충전전류는 일반적으로 1～10A정도이고 중성점 유효분전류는 배전전압 6.6KV 제한저항25Ω에서 380㎃이다. 따라서 모선으로부터 고 장선에 흐르는 전류의 위상은 누설전류도 고려해서 영상전압 보다 대략 60°～85°정도 앞서게 된다.



(2) 계전기 동작 특성

(가) 위상 특성

비접지계통에서 지락전류는 지락 전압 보다 앞서기 때문에 선택 지락계전기(SGR)은 그림1과 같이30°～50°에서 가장 민감하게 조정되어있다.


(나) 전압-전류 특성

전압-전류의 특성은 그림2과 같다. ZCT(영상 변류기)의 변류 비는 200/1.5㎃이고 입력지락 전류는 위상안에서 지락 전압에 대한 값으로 나타낸다.

지락전압이 정격값 까지 올라갔을 때 1차 지락전류값이 100 ㎃에서 동작하도록 조정되어 있다.


(다) 동작 시간 특성

동작 시간 특성은 그림3과 같다.

접점 간격은 고정되어 있기 때문에 동작 시간 조정은 불가능 하다. 경보의 경우도 권장 동작시간으로 표기된 레바표시가 1개밖에 없다.


(라) 계전기 구조 동작

1) 시간 지연 요소

유도 원판형 계전기의 경우 전압 코일과 전류 코일로 구성되 어 있어 지락사고시 생기는 지락전류와 지락전압의 곱이 일 정 레벨에 도달하면 동작한다.

전류코일은 영상 변류기(ZCT) 2차 코일에 의해 여자되고 전 압코일은 접지변압기(GPT)에 의해 여자된다.

접지 변압기(GPT)는 1차측이 Y결선되고 2차측이 OPEN델타 (GPT 2차를 전압계 및 전력계에 전압출력 계기용변압기로 사용하는 경우 3차측을 OPEN 델타로 함)

1차측 중성점을 접지하고 2차측 회로 OPEN 델타 끝에 계전 기 전압 코일에 연결한다. 단락사고가 없다면 2차측에 전압 이 거의 나타나지 않으나 지락사고가 발생하면 2차측 전압이 190V( )까지 상승한다.

한 LINE에 지락사고가 발생하면 작은 지락전류가 접지된 GPT 중성점과 지락사고점 사이를 흐른다. 그리고 이에 대응 한 지락 전류가 사고 LINE에 설치된 영상 변류기(ZCT) 2차 측에 유기되어 계전기 전류코일을 여자시키고 전류 방향에 의하여 계전기가 동작한다. 이 경우 정상 LINE에 속하는 계 전기의 전압코일은 여자되나 전류코일은 여자되지 않아 계전 기가 동작하지 않는다.


2) 표시 접점 스위치(ICS)

표시 접점 스위치는 원판 접점과 병렬로 연결되어 큰 TRIP 전류를 흘릴 수 있게 하고 동시에 고장 표시를 나타나게 한 다. 힌지 타입 접점 스위치가 철편을 끌어 당겨 기계적 인터 록 홀을 통해 떨어지게 한다. 접점스위치는 원판 접점을 단 락회로로 만들고 자기유지 시킨다. 표시접점 스위치를 리셋 트 하기 위해서는 차단기 보조접점에 의해서 차단기 TRIP 회로를 OPEN 해야 한다.

Trip 전류의 크기가 계전기 동작전류보다 작으면 동작하지 않는다. 이 경우 원판 접점만으로도 충분하다. 표시 타켓을

리셋트 할 때는 계전기 하단에 있는 리셋레버를 위로 민다. 라. 계전기 시험 방법


(1) 선택 접지 계전기 시험

(가) 결선



※ TEST PLUG의 ④,⑤번 단자(ZCT출력측) 필히 철편으로 연결 할 것. (ZCT와 계전기가 연결될 수 있도록)

     계전기 테스터의 P1은 계전기의 P2로P2는 계전기의 P1으로

     계전기 테스터의 C0는 계전기의 C1으로, C1은 계전기의 C2로

     ZCT 2차측의 LINE은 ZCT를 관통 시킬 것.

     ZCT는 k→l 로 통과시킴


(나) 조절기 위치

CIRCUIT SELECTOR : OTHER RELAY

A. METER SELECTOR : 0.5A

V-A METER SELECTOR : 200V

A,B OUTPUT ADJUSTER : MIN

A.CIRCUIT S/W : on

VOLTMETER S/W : INT

COUNTER S/W : SEC

CONTACT S/W : MAKE

FAULT S/W : OFF

MAIN S/W : on(PUSH)

계전기 시험기의 CT 단자(철편)을 연결할 것.


(다) 최소 동작 전류 시험

"TEST S/W "를 ON한다.

“V-A. METER"를 주시하면서 ”B. OUTPUT ADJUSTER" 를 “MAX"쪽으로 조정하여 계전기의 정격전압에 맞춘다.

“A. METER"를 주시하면서 ”A. OUTPUT ADJUSTER"를 “MAX"쪽으로 서서히 조정한다.

계전기의 원판이 미세하게 회전하는가를 확인한다. 계전기 원판이 동작상태로 미세하게 회전할 때의 전류가 최소 동작 전류치이다.

〈참고〉

B. 전압과 전류의 위상각은 ±10°이하임

A. 정확한 위상 특성 시험은 위상시험 참조


(라) 동작 시간 시험

“TEST S/W"를 ON 한다.

“V-A. METER”를 주시하면서 “B. OUTPUT ADJUSTER " 를 ”MAX"쪽으로 조정하여 계전기의 정격전압에 정확히 맞 춘다.

“A. METER"를 주시하면서 ”A. OUTPUT ADJUSTER"를 “MAX"쪽으로 조정하여 계전기의 시험전류에 맞춘다.

“TEST S/W"를 OFF한다.

계전기의 원판이 완전히 복귀 되었나를 확인한다.

“COUNTER"를 RESET한다.

“TEST S/W"를 ON 한다.

계전기가 동작하면 전압, 전류는 차단되고 “COUNTER"를 멈춘다.

COUNTER"의 숫자가 동작시간이다.


(마) CREEPING 시험

“A.CIRCUIT S/W"를 OFF한다.

“B.OUTPUT ADJUSTER"를 ”MAX"쪽으로 조정하여 계전 기 정격전압의 110%를 인가한다.

계전기 원판의 회전 유무를 확인한다.

계전기에 전압 또는 전류의 어느 한쪽만 인가했을 때 원판이 회전하여 동작하여서는 안 된다.


(바) 잔류 회로에서 방향지락계전기 시험

22000V비접지 방식 수전 변전소 수전 및 연락 송수전측 방 향 지락계전기 



결선은 그림27 과 같으며 다만 전류측 ZCT를 제거하고 곧바로 계전기에 연결한다.


(사) 각종 조절기 위치

다음 사항을 제외하고는 위 선택 지락계전기와 같다.

CIRCUIT SELECTOR : OTHER RELAY

V-A. METER SELECTOR : 시험전압

A. METER SELECTOR : 시험 전류

시험 방법은 위와 같음.

전압 전류 조정기(KTR-20A)와 위상 조정기(KTR-20P)를 조 정하여 사용하는 방법으로 위상 조정기(KTR-20P)는 방향성 계전기의 위상 특성을 시험하기 위한 장치임.

전압, 전류 조정기(KTR-20A)와 위상 조정기(KTR-20P)의 사용 결선방법은 그림27 과 같고 시험하고자 하는 계전기의 전류는 전압, 전류 조정기(KTR-20A)에서 조정하며 위상과 전압은 위상 조정기(KTR-20P)에서 조정한다. 또한 전압과 전류의 위상각은 위상 조정기(KTR-20P)에 부착된 위상계로 읽으면 된다. 위상 조정기(KTR-20P)는 위상각이 증가되는 쪽으로 보아 전류의 위상이 진상(LEAD)이 되며 전압위상이 전류위상이 지상(LAG)이 된다.

또한 “PHASE FINE ADJUSTER" 의 중앙에서 ”LAG"쪽으 로 조정하면 위상계가 360～0 으로 숫자가 감소하고“LEAD" 쪽으로 조정하면 0～360으로 숫자가 증가한다.


(아) 결선

1) 각종 조절기의 위치

위상조절기(KTR-20P)

MAIN S/W : OFF

VOLTAGE ADJ : MIN

PHASE COARSE ADJ : 0

PHASE FINE ADJ : 중앙(CENTER)


2) 전압 전류 조정기(KTR-20A)

CIRCUIT SELECTOR : OTHER RELAY

A.METER SELECTOR : 0.5A

V-A. METER SELECTOR : 200V

A.B. OUTPUT ADJUSTER : MIN

A.CIRCUIT S/W : on

VOLTMETER S/W : EXT

COUNTER S/W : SEC

CONTACT S/W : MAKE

FAULT S/W : OFF

MAIN S/W : PUSH


3) 위상 특성 시험

위상 조정기(KTR-20P)의 “MAKE S/W"를 ON 한다.

전압, 전류 조정기(KTR-20A)의 “V-A. METER"를 주시하면 서 KTR-20P의 ”VOLTAGE ADJ"를 “MAX"쪽으로 조정하 여 계전기의 정격전압에 맞춘다.

KTR-20A의 “A-METER"를 주시하면서 KTR-20A의 ”A.OUTPUT ADJUSTER"를 "MAX"쪽으로 조정하여 계전 기의 정격 전류에 맞춘다.

KTR-20P의 PHASE COARSE ADJ"로 원하는 위상각에 가 까운 위치를 선정한다.

KTR-20P의 PHASE FINE ADJ로 위상계를 주시하면서 원 하는 위상각을 정확히 맞춘다.

위상각 조정시 출력전압이 미세하게 움직이므로 다시 전압을 정확히 맞춘다.

이상과 같은 방법 및 위 선택접지계전기 시험 방법을 참고하 여 동작전류 및 동작시간을 시험한다.