전기,철도 기술자료/전기이론

동작구조별 보호계전기의 분류

양 회장 2017. 10. 25. 14:40


동작구조별 보호계전기의 분류




1. 가동철심형 계전기


가동철편형은 플런저형, 힌지형, 발라스비임형, 유극형 등으로 나누어지는데 모두다 가동철심에 작용하는 자기흡인력 또는 자 기반발력에 의해 가동부가 움직여 접점을 개폐하는 구조이다.


1) 플런저형(Plunger Type)

보호계전기중 가장 먼저 개발된 형으로 교류를 사용할 경우 그 흡인력은 전원 주파수의 2배주기로 맥동하므로 동작한계 값 부근에서는 소음이 발생할 뿐 아니라 동작도 불안정하게 되어 이를 방지하기 위하여 가동철심 윗쪽에 쉐이딩 코일을 설치하여 위상이 다른 자속을 발생시켜 흡인력의 맥동을 적 게하여 준다.

ㅇ장점 : 전류용량이 큰 접점을 많이 장치하여 사용할 수 있고 동작속도가 빠르며(10 ～ 50ms), 구조가 튼 튼하고 값이 싸다.

ㅇ단점 : 다른 계전기에 비해 소비전력이 크며(3 ～ 20VA), 동작값과 복귀값의 차이 및 오차가 크다.

ㅇ용도 : 고속도형 과전류 계전기로서 사용범위가 가장 넓다.


                                             플런저형 계전기                                        플런저형 계전기 흡인력 특성



F = K(IN)2 〉W

(F:흡인력, N:코일권수, k:상 수 , I:코일전류, w:가동부중량)

 

2) 힌지형(Hinge Type)

코일에 흐르는 전류에 의해 발생한 자계에 의해 고정철심 및 가동철심이 자화되고 그 상호간에 흡인력이 작용하는 것을 이용한 것이며 그 힘이 스프링의 반항력보다 클 때 동작한다.

ㅇ장, 단점 : 플런저형과 비슷하나 소형으로 할 수 있다.

ㅇ용 도 : 고속동작의 전류계전기를 이용할 수 있으며 순시 요소부 과전류계전기용과 보조계전기로서 많이 사용한다.


                                                      힌지형 계전기구조                            힌지형 계전기의 흡인력 특성



F = K(IN)2

(F : 흡인력, N : 코일권수, K : 상 수, I : 코일전류)

단, 코일기자력에 의한 흡인전자력은 자속밀도의 제곱에 비 례 한다.

 

3) 발란스 비임형

거리측정이 중요시되는 보호계통에 사용되며 방향성을 갖지 못하므로 방향계전기와 조합하여 사용한다.

 

 

2. 유도형 계전기


유도형은 교류전용의 계전기에 사용한다. 현재 단일계전기, 방 향계전기, 거리계전기 등 교류 보호계전기로서 널리 사용되고 있다. 유도형의 종류는 유도원판형, 유도원통형, 유도원환형 등 이 있으며 동작원리는 이동자계로 도체에 발생하는 와류와의 상호작용으로 도체가 회전한다.

 

1) 유도원판형

유도원판형은 초기 과전류 계전기로 많이 사용되다가 송전계 통 보호용으로 점차 사용이 줄어들고 있다. 그러나, 특고압 자가용 수용가나 배전선 보호기기용으로 많이 사용하고 있다.

많이 사용하는 이유는 정확한 동작, 풍부한 안정성, 비교적 적은 소비전력, 조정의 용이함, 가격의 저렴, 설계상 임의의 전류-시간 특성을 얻을 수 있다. (한시특성)


                 유도형계전기의 토크발생원리                       쉐이딩코일형 계전기의 동작 원리도

 



토오크 T = F1 - F2 ∝ Φ1Φ2 - Φ2 IΦ1 = Φ1Φ2 sinθ


2) 유도원통형

유도원통형은 주로 송전계통에 사용하며 고속도 동작 및 동 작값과 복귀값이 차이가 적어 전류계전기로 많이 사용한다.


4극 유도원통형 계전기의 구조




3) 유도원환형

유도원환을 폐자로의 일부에 설치하고 그 자계속에 회전할 수 있도록 구성한 것으로 주코일의 자속 Φ1과 극 코일의 자 속 Φ2에 의해 유도환에 회전토크가 발생한다.

ㅇ특징과 용도는 유도원통형과 거의 같다.

ㅇ토크 발생효율이 높으므로 고속도 방향계전기에 사용한다.

 

 

3. 가동코일형 계전기

  

ㅇ직류에서만 구동하는 계전기이다.(일반 수변전설비에는 적용 못함)

ㅇ소비전력이 적고 고속 동작한다.

ㅇ동작값과 복귀값이 차이가 적다.

ㅇ회전각의 변경에 의해 동작시간의 정정변경이 용이하다.

ㅇ동작토크가 적으므로 접점 압력이 적다.



가동코일형 계전기 구조



 

4. 회전철심형 계전기


회전철심형 계전기는 소세력이고 고속도 동작이 된다는 것이 특징인데, 동작토크로서는 접선 방향에만 유효하므로 힘의 효 율이 나쁜 관계 등으로 현재로서는 널리 사용되지 않고 있다.


 

5. 정지형(트랜지스터형) 계전기

트랜지스터로 전류계전기와 같은 단일량 계전기를 만들 경우 가장 간단하고 널리 쓰이는 방법은 정류형이며, 레벨검출회로 와 입력변환회로 등 약간의 부가회로 등으로 구성된다.(정지형 계전기는 정류형과 위상검출형의 둘로 나눈다)

ㅇ트랜지스터의 ON - OFF에 요하는 전력이 매우 적다.

ㅇ트랜지스터형 계전기는 일반적으로 유극형 계전기의 1/2이하 의 저세력계전기이다.

ㅇ스위칭이 고속도이다.

ㅇ주파수 특성이 널리 사용되어 고장전류나 직류분 및 고조파 분의 영향 혹은 서지 등의 입력에 대하여 별도대책이 필요하다.

ㅇ온도의 영향을 받기 쉽다.

ㅇ적용시 신중해야 한다.

ㅇ진동에 대한 충격이 작으므로 내진설계시에 가장 적당하다.


NPN형 트랜지스터







즉, 베이스에서 에미터에 충분한 전류를 흘리면 계전기 X가 동 작하여 콜렉터 - 에미터 간이 ON 상태가 된다.