전력용 변압기 보호장치

보호장치의 정의

전력용 변압기 보호장치는 내부·외부 고장과 과부하를 감지해 차단기를 동작시키는 장치의 총칭이다.

변압기는 권선과 철심이 절연유 속에 있어 고장이 밖에서 잘 보이지 않는다.

그래서 전류, 전압, 가스, 압력, 온도를 따로 감시하는 장치들을 함께 쓴다.

보호장치의 구성

보호장치는 주보호와 후비보호를 나누어 고장 위치와 용량에 맞게 배치한다.

비율차동계전기는 변압기 내부 고장의 주보호이고, 과전류계전기는 과부하와 외부 단락을 보호한다.

부흐홀츠 계전기는 절연유에서 생긴 가스와 기름 흐름을 감지하는 기계적 보호다.

이 계전기들의 신호를 받아 차단기가 회로를 차단한다.

부흐홀츠 계전기의 동작

부흐홀츠 계전기는 유입식 변압기의 본체와 콘서베이터 사이 배관에 설치된다.

내부 아크로 절연유가 분해되어 가스가 생기면, 가스가 계전기 안에 모인다.

가스가 적으면 경보 접점이, 가스가 많거나 유류가 급격히 흐르면 차단 접점이 동작한다.

그래서 신호를 경보와 차단으로 나누어 차단기 동작과 연결한다.

비율차동계전기의 원리

비율차동계전기는 변압기 양측 변류기의 전류 차를 검출하여 내부 고장을 판단한다.

키르히호프 전류법칙에 따라 보호구역에 들어간 전류와 나간 전류의 차이를 본다.

외부 고장에서는 양측 전류가 같아 동작하지 않는다.

내부 고장에서는 차전류가 생겨 정정값을 넘으면 동작한다.

과전류계전기 정정

과전류계전기는 과부하와 외부 단락의 후비보호를 맡는다.

한시 탭은 변압기 2차 정격전류의 150%에 정정한다.

한시 레버는 2차 3상 단락전류에서 0.6초 이내에 동작하도록 정한다.

순시 탭은 2차 3상 단락전류의 150~160%로 두어 돌입전류에는 동작하지 않게 한다.

보호 방식 비교

두 방식은 감지하는 양이 달라 서로를 대체하지 못한다.

비율차동은 전기 신호로 빠르게 동작하지만 보호구간 밖의 고장은 감지하지 못한다.

부흐홀츠는 가스와 유류 변화로 느리게 동작하지만 탱크 내부의 경미한 고장을 잡는다.

비접지·고저항 접지 계통에서는 차동계전기만으로 지락을 충분히 감지하지 못한다.

정리

정리하면 변압기 보호는 주보호와 후비보호를 짝으로 한 이중 구성이다.

내부 고장은 비율차동과 부흐홀츠가, 외부 고장과 과부하는 과전류계전기가 맡는다.

답안에서는 주보호와 후비보호를 짝으로 쓰고 정정 기준을 함께 쓴다.