보호계전기의 보호 협조

보호계전기의 보호 협조

 

 

보호계전기 종류의 선정과 설치 및 정정은 국부적인 사고만을 생 각하여 쉽게 결정해서는 안되며, 수변전설비의 구성과 부하의 성 격 및 운전조건등이 충분히 파악된 이후에 전체적인 계통을 놓고 보호협조를 구성해야 한다.

즉, 자(自)선로의 영향을 최소한으로 줄여 선택차단하고 모(母)선 로 영향을 주지 않도록 협조 설치하는 것이 보호계전기의 선정시 가장 중요한 사항이며 수변전설비 설계시 한국전력공사와도 긴밀 한 협조 후 결정해야 한다.

이와 같은 보호협조에는 구간보호방식과 한시차 보호방식 등이 있으나 여기서는 자가용 수변전 설비에 해당된 부분만 설명하기 로 하겠다.

 

 

1.. 보호협조 방식

보호협조방식(반한시의 경우)

위의 그림에서와 같이 모선에서 부하측으로 옮겨 갈수록 차단속 도 및 전류치가 반비례하여 협조를 이루어야 한다.

이러한 협조가 서로 바뀌거나 같을 경우

① 말단의 사고가 모선사고와 동일하게 다른 선로에 정전파급이 초래된다.

② 사고점의 단락전류 확대로 사고피해가 대규모로 확대된다.

③ 선로복구의 장시간 소요된다.

④ 전체선로의 공급신뢰도 저하 등의 현상이 생긴다.

 

고압수전용 과전류 계전기의 탭 정정값

계전기의· 종 류		용 도	동작정정값	한시정정값	비 고
과 전 류 계 전 기	유 도 형	일반부하	계약최대전력의 120～170%	정한시 부분에서 0.2초 이하로 하고 0.1초를 표준	차단기의 구방식에 변류기의 차전류를 이용하는 것(CT트립 방식)에서는 계전기동작 때 차단기의 동작이 불확실해지지 않도록 차단기 플런저트립 동작값을 고려하여 탭값을 정정한다.
		변동부하	계약최대전력의 100～250%	정한시 부분에서 0.2초이하
	유도형에 순시요소가 붙어있 는 것	일반부하 및 변동부하	유도형 동작분 계약최대 전력의 110 ～ 150%	정한시 부분에서 1초 이하
			순시요소부 최대전력의 500 ～ 1500%	순 시	변압기의 돌입전류나 전동기의 기동전류 등으로 동작하지 못하도록 고려하여 정정함
	차단기 플런저트립	일반부하	계약최대전력의 140 ～ 200%	순 시	변압기의 돌입전류나 전동기의 기동전류 등 으로 동작하지 못하도 록 고려하여 정정함
		일반부하	계약최대전력의 200 ～ 250%	순 시

2. 수전회로의 보호

수전설비는 자가 발전설비를 갖추지 못한 수용가는 유일한 전력 공급원에 의존 한다. 그 구성은 수전 변압기를 중심으로 차단기, 단로기, 변류기, 계기용변압기, 피뢰기 등의 주회로 기기와 주회 로 모선, 그 지지물 및 그것들을 감시, 제어, 보호 관리하는 배 전반으로 이루어져 있다. 주회로 계통의 구성은 수전용량 전력 회사의 공급사정, 변압기 수, 배전선 수 등을 기본으로 공급 신 뢰도와 경제성 등을 고려하여 결정되지만 자가용 설비의 다양성 으로 그 종류가 매우 많다. 수변전설비 설계시 전체계통을 파악 후 수전회로의 보호계전시스템을 적용해야 한다. 그러나 여기서 는 자가용 수변전설비에 대해서만 설명하고 보다 자세한 내용은 별도의 보호계전기 시스템의 서적을 참고하기 바란다.

 

(1) 수전회로의 사고

일반적으로 수전회로의 사고로는 기기 및 모선의 3상단락, 2상 단락, 1선지락 및 2선지락을 생각할 수 있다. 이들 가운데 1선 지락이 가장 많고 3상 단락은 지락 또는 2상 단락에서 발전하 는 경우가 많다. 발생원인으로는 제작 또는 시공 불완전, 애자 의 오손, 내부절연의 열화, 이물질의 접촉, 다른 사고의 파급 등을 들 수 있다.

보호계전 시스템을 선정하는 데는 먼저 이들의 사고현장을 정 확하게 파악해야 하고 사고시 전류 및 전압의 계산이 필요하 다. 사고전류의 크기는 3상 단락전류가 가장 크고 계통의 단락 용량에 적합한 값으로 되며 2상 단락전류는 3상 단락전류의 약 87%가 된다.

1선 지락전류는 계통의 접지방식에 따라 달라지고 있으며 특고 압 수전회로에 보통 사용하는 고저항접지계에는 100 ～ 400A 정도이며 직접 접지방식에서는 수십에서 수천[A]로 나타난다.

또한 사고점의 상태에 따라 각 상이 각각 달라지는 값이 되므 로 선정시 깊은 검토가 필요하다.

 

(2) 전력회사 송전단과의 보호협조

한국전력공사의 송전단에는 단락보호용으로서 과전류계전기, 단락방향계전기, 단락방향거리계전기 등이 있으며 지락보호용 으로서 지락과전류계전기, 지락선택계전기 등이 설치된다. 한편 수용가 수전점에는 수용가 내부사고를 대상으로 과전류계전기 및 지락과전류계전기가 설치된다. 이 송전단, 수전단 양지점간 의 보호협조를 꾀하기 위해서 수용가 내부에서의 사고는 수용 가 수전점에서 이것을 검출, 차단하여 전력회사 송전단의 계전 기가 동작되지 않도록 한시차보호방식을 사용하고 있다.

한편 자가용 수용가 구내의 전기계통도는 수전점에서 부하로의 전력선로에 몇 개의 구분점이 있고 이 구분점마다 보호장치를 설치하여 부하 말단에서 수전점으로 향해 한시차보호방식에 의 한 보호협조(선택차단)를 하도록 고려하고 있다. 따라서 부하말 단에서 순차 계전기 동작시간이 차츰 길어져 수전점 계전기의 동작시간이 가장 길어진다.

이와 같이 수용가 수전점 동작시간이 길어지면 전력회사측 송 전단의 후비보호시간이 길어지는 것이므로 이에 따른 설비의 손상이 증대되고 계통의 안정도를 저하시켜 광범위한 정전 등 으로 사고파급이 확대될 수 있는 위험성을 지니게 된다. 그러 므로 수용가 수전점 계전기의 한시정정은 가능하면 짧게하여 수용가측 전원단으로서 한시정정과 전력회사측 부하말단으로서 한시정정이 적절하게 이루어져야 한다.

일반적으로 전력회사측에서는 자사계통의 보호협조, 특고압 수 용가에게 공급하는 전력계통의 전선로 열적강도등을 고려하여 특고압 수용가 수전점 계전기에 대하여 정정값을 구하고 있다.

수용가 수전점 계전기 정정값

용도	계전기의 종 류	정 정 값			비 고
		요소	동작값	-
단락 보호	순시요소붙이 과전류 계전기 또는고속도과전류 계전기+한시 과 전류계전기	순시	변압기 2차단락 전류의 150%
		한시	계약최대전력의 150～170%	변압기 2차 단락시에 0.6 초 이하	동작값을 전력회사에 따라 서는 설비용량을 기준으로 하는 곳도 있다.
지락 보호	지락과전류계전기		완전지락시 지락 전류의 30%	완전지락시에 0.2초 이하	동작값은 변류기의 특성차 등으로 오동작을 하지않는 범위로 가급적 작은 것이 바람직하다.

(3) 계전기의 선정

수전점의 단락 및 지락보호에는 유도원판형의 과전류계전기가 많이 사용되고 있다. 수전점의 단락보호에는 반한시 특성의 유 도원판 요소와 전자흡입형 고속도 정한시 특성의 순시요소를 조합하여 케이스에 수납된 것이 많이 사용된다.

통상 유도원판요소의 정정탭 범위는 4～12A 정도이고 타임레 버 또는 타임다이얼은 정한시 범위에서 0.25～2.5초 정도로 되어 있다.

지락보호에는 정정탭 범위가 0.1～0.8A의 반한시 특성의 유도 원판이 최단시한(0.2초)으로 사용되는 경우가 대부분이다.

3. 변압기의 보호

최근 변압기는 설계기술 및 재료의 진보에 따라 사고가 감소하 고 있으나 변압기가 수변전 설비에 차지하는 비중이 크기 때문 에 고장이 발생하면 전력공급의 정지 즉 업무의 정지를 의미하 며 그 수리 시간이 다른 전력기기에 비해 현저하게 길기 때문에 변압기를 보호하는데는 사고의 확대를 최소한으로 억제하기 위 하여 고감도의 확실한 계전기가 요구되어야 한다.