비율차동계전기 동작원리와 오동작 방지

비율차동계전기란

비율차동계전기는 보호구간에 들어가는 전류와 나오는 전류의 차를 보는 주보호 계전기다.

변압기 내부고장을 외부고장과 구분해 빠르게 검출하는 것이 핵심이다.

동작 여부는 차전류와 억제전류의 비율로 정해진다.

차전류와 억제전류

차전류는 유입전류에서 유출전류를 뺀 값이다. 정상이나 외부고장에서는 거의 0에 가깝다.

억제전류는 통과전류의 크기로 억제력을 만든다. 차전류는 동작코일에 흘러 동작력을 만든다.

동작비율은 차전류 대 억제전류의 백분율이다. 두 힘의 비율로 동작이 정해지므로 비율차동이라 부른다.

외부고장은 억제, 내부고장은 동작으로 판정하는 것이 핵심이다.

차전류가 최소동작전류를 넘고 비율 특성 곡선 위에 있으면 동작한다.

정답은 억제력이다. 외부고장에서는 통과전류가 커서 억제가 강해진다.

오동작 원인

변압기 보호에서 오동작 원인은 크게 세 가지다. 여자돌입전류, CT 포화, 탭 변경이다.

여자돌입전류는 변압기를 투입할 때 철심이 포화되며 흐르는 큰 과도 전류다.

CT 포화는 외부 대전류에서 생긴다. 탭 변경은 CT 비와 탭 설정이 맞지 않을 때 생긴다.

여자돌입은 제2고조파가 많아 고조파 억제가 기본 대책이다.

오동작 방지 대책은 여자돌입 억제, CT 포화 대책, 결선 위상 보상의 세 축으로 쓴다.

제2고조파 억제

여자돌입전류는 제2고조파 성분이 많다. 내부고장 전류는 이 성분이 적어 구분할 수 있다.

제2고조파 함유율이 기준 이상이면 억제코일이 동작해 계전기 동작을 막는다.

이 방식을 고조파 억제라 한다. 여자돌입은 고장전류와 파형이 달라 기본 대책이 된다.

감도 저하법은 투입 직후 약 0.2초 동안 감도를 낮춘다. 고조파 억제와 병용해 투입 초기 신뢰도를 높인다.

정답은 제2고조파 억제다. 여자돌입전류는 이 방식으로 억제한다.

CT 포화와 결선 보상

외부고장에서 대전류가 흐르면 CT가 포화된다. 포화된 CT는 여자 임피던스가 낮다.

이때 전류가 포화 CT 쪽으로 우회해 계전기 입력 전압강하가 작다. 그래서 외부고장에 오동작하지 않는다.

Y-Δ 결선 변압기에서는 변류기 결선을 변압기 결선과 반대로 한다.

그래야 변압기 1차와 2차 전류의 위상차가 보상된다. 결선 위상 보상도 오동작 방지의 한 축이다.

정리와 시험 포인트

정리하자. 비율차동계전기는 차전류와 억제전류의 비율로 동작하는 변압기 주보호 계전기다.

오동작 방지는 여자돌입 억제, CT 포화 대책, 결선 위상 보상의 세 축으로 쓴다.

기출에서는 원리와 특성을 설명한 뒤 오동작 방지 대책을 나열하도록 물었다.

직접 답안 목차를 짜 보자.