발전기 보호계전방식

발전기 보호계전방식이란

발전기 보호계전방식은 발전기의 고장과 비정상 운전을 검출하는 보호 체계다.

발전기는 계통에서 가장 값비싼 설비라서 고장 시 빠르게 분리해야 한다.

보호 목적에 따라 87G, 59GN, 40 같은 기능번호의 계전기를 나누어 쓴다.

구성과 고장 위치별 주보호

발전기 고장을 잡는 핵심은 계전기를 고장 위치와 종류별로 나누는 것이다.

전기자 내부의 상간·층간 단락은 87G 비율차동이 주보호를 맡는다.

전기자 지락은 중성점 접지변압기 2차 전압을 보는 59GN이 검출한다.

두 계전기가 동작하면 발전기 차단기를 열어 계통에서 분리한다.

비율차동계전기의 원리

비율차동계전기는 발전기 양단 CT의 2차 전류 차로 내부 고장을 판정한다.

차전류 Id는 두 전류 합의 크기이고, 억제 전류 Ir은 두 전류 크기의 평균이다.

외부 고장에서는 두 전류가 같은 크기로 흘러 Id가 작으므로 동작하지 않는다.

억제 전류가 커질수록 동작 기준도 커지는 것이 이 방식의 핵심이다.

중성점 접지저항 계산 예제

중성점 접지저항 R은 최대 지락전류 Ig와 중성점 상전압 Ep로 정해진다.

상전압은 정격 선간전압을 루트 3으로 나눈 값이다.

선간전압 13.8kV, 지락전류 10A로 가정하면 Ep는 약 7967V가 된다.

그러면 R은 약 797Ω이며, 지락전류를 10A 수준으로 제한하는 값이다.

계전기 기능번호 정리

앞 문제의 답은 약 7967 V다. 이제 계전기 기능번호를 정리한다.

87G와 59GN은 전기자 내부 고장을, 40은 계자 상실을 맡는다.

32는 모터링을 막아 원동기를 보호하고, 46은 역상 전류로 인한 회전자 과열을 막는다.

흔한 실수는 32와 40의 목적을 섞는 것이다. 답안에서 구분해 써야 한다.

핵심 정리

정리하면 발전기 보호는 고장 위치와 종류에 따라 계전기를 나누어 쓰는 체계다.

전기자 내부는 87G, 중성점 지락은 59GN, 계자와 운전 이상은 40·32·46 등이 맡는다.

답안에는 계전기 기능번호와 동작 원리, 지락전류 제한 조건을 함께 쓴다.