보호계전시스템 기능·구성·방식·분류

정의

보호계전기는 전력계통이나 전기기기의 이상을 검출하여 차단기에 트립 신호를 보내는 장치다.

고장 구간만 신속하게 분리해 설비 손상과 정전 확대를 막는다.

시험 답안에서는 이 정의를 첫 줄에 쓰는 것이 기본이다.

구성요소

보호계전 시스템은 검출부, 판정부, 명령부, 차단부로 나뉜다.

검출부의 CT와 PT가 전압과 전류를 계측하고, 판정부가 정정치와 비교한다.

명령부는 차단기 트립 코일에 신호를 보내고, 차단부인 차단기가 구간을 연다.

이 구조는 고장 검출에서 차단까지 한 흐름으로 이어진다.

기본 요건

보호계전 기능이 제대로 작동하려면 네 가지 기본 요건이 필요하다.

선택성은 고장 구간만 분리하고, 신속성은 기기가 손상되기 전에 고장을 제거한다.

감도는 작은 고장 전류에도 동작하는 능력이고, 신뢰성은 필요할 때 반드시 동작하는 능력이다.

이 네 요건이 함께 만족되어야 고장 구간만 빠르게 끊는 보호가 된다.

보호방식 비교

보호방식은 보호 대상과 고장 형태에 따라 여러 가지로 나뉜다.

과전류 보호는 구조가 단순하고 경제적이지만 전원 임피던스가 커지면 동작이 늦어진다.

차동 보호는 선택성과 속동작성이 우수하나 CT 특성 차이로 오동작할 수 있다.

그래서 차동 보호에는 비율 억제 특성을 두고, 거리 보호는 구간 임피던스로 선택성을 확보한다.

계전기 번호와 확인 문제

보호계전기는 ANSI 기계기구 번호로 구분하는 것이 관례다.

50은 순시 과전류, 51은 시한 과전류, 87은 차동 보호를 뜻한다.

같은 계전기라도 정정 방식과 검출 대상에 따라 번호가 달라진다.

최근 동향과 개선 방향

정답은 시한 과전류다. 51이 시한 과전류 계전기의 번호다.

디지털 보호계전기는 여러 기능을 한 장치에 담고 자기진단 기능을 갖춘다.

분산형 전원이 늘면 역조류와 전원 변동으로 기존 후비 보호가 협조하기 어려워진다.

통신 정보 공유와 적응형 정정으로 협조 시간과 오동작을 함께 줄인다.

핵심 정리

정리하면 보호계전기는 고장을 검출해 차단기에 트립 명령을 내리는 장치다.

구비조건은 선택성, 신속성, 감도, 신뢰성이다.

신뢰도는 이중화, 자기진단, 정기시험으로 높이고, 서지는 접지와 차폐로 억제한다.

답안에는 보호협조를 빠뜨리지 않는 것이 중요하다.