교류전철변전소 보호계전기

보호계전기의 정의

교류전철변전소 보호계전기는 사고나 이상 상태를 검출해 차단기를 트립시키는 장치다.

고장 구간만 끊고 나머지는 살리는 것이 보호계전기의 핵심이다.

그래서 수전측, 변압기측, 급전측으로 나누어 각 측에 맞는 계전기를 배치한다.

계통 위치별 구분

교류전철변전소는 상용 계통의 특고압을 받아 단상 전원을 만들어 전차선에 공급한다.

수전측은 상용 계통과의 사고 격리, 급전측은 열차 급전 선로 고장 분리를 맡는다.

구간마다 고장 형태가 달라 계전기 종류도 달라지므로 구간별로 나누어 설계한다.

계전기 종류와 용도

교류전철변전소의 계전기는 설치 위치와 보호 대상에 따라 나뉜다.

수전측은 과전류와 부족전압 계전기로 상용계통 사고와 전압 이상을 본다.

변압기측은 비율차동과 부흐홀츠로 내부 고장을 보고, 급전측은 거리 계전기로 구간을 나눈다.

같은 원리라도 보호 구간과 정정 기준이 달라 역할이 나뉜다.

변압기측 차동 원리

변압기측은 보호 영역의 입력 전류와 출력 전류의 차이로 동작하는 차동 방식이 핵심이다.

영역 외부 고장은 입구와 출구의 전류가 같아 차가 생기지 않는다.

영역 내부 고장에서만 차가 생겨 계전기가 동작한다. 보호 경계는 변류기 위치로 정해진다.

보호 동작 절차

앞 문제의 답은 입력 전류와 출력 전류의 차이가 생길 때다.

계전기는 CT·PT 신호를 받아 설정값과 비교하고, 조건이 맞으면 설정 시간 뒤 트립 신호를 낸다.

트립 코일을 여자해 차단기를 열고 고장 구간을 분리한 뒤 사고 기록을 남긴다.

과전류 계전기 정정 예

과전류 계전기의 한시 탭은 최대 부하 전류에 여유율을 곱해 정한다.

가상의 예로 부하 전류 300A, 변류기 비 400/5, 여유율 1.2를 가정한다.

CTR은 80이므로 탭 전류는 4.5A이고, 계전기 정격 5A 안이라 설정 가능하다.

정리

계전기는 계통 위치에 따라 종류가 나뉘므로 위치별로 짝지어 기억한다.

기출에서는 계통 위치별 보호계전기의 종류와 용도를 구분해 설명하라고 물었다.

비슷해 보여도 측마다 보호 대상과 원리가 다르니 표로 정리해 두자.