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개폐장치

배전선로 개폐기

배전선로 개폐기

[발92-1]
배전선로에 사용하는 개폐기 종류를 열거하고, 각각에 대한 역할과 기능 을 설명하시오.

[00-0]
배전선로 기기들의 보호협조에 대하여 설명하시오.

배전선로 개폐기

1. R/C: Recloser

1) 설치 목적

– 설치지점의 부하측 고장발생시 고장전류 감지하여 지정된 시간에 스스로 차단하고, 자동으로 재폐로 수행하는 기기로 순간고장일 경우에는 투입상태를 유지하고, 영구고장일 경우에는 완전개방(Lock-out)되어 고장구간을 분리한다.

– 가공배전선로의 순간고장을 효과적으로 제거하여 정정시간을 단축

2) 설치 기준

– 3상 R/C는 간선과 3상분기선에, 단상 R/C는 단상 분기선에 설치함

– 3대까지 직렬로 설치할 수 있다.

– 보호장치 상호간에 최선의 협조가 가능하도록 위치를 선정한다.

3) 정격

– Recloser의 정격전압은 배전선로의 공칭전압보다 작지 않아야 한다.

– 정격 차단용량은 설치점의 대칭 최대 고장전류를 차단할 수 있어야 한다.

– 정격전류는 최대 부하전류를 감당할 수 있어야 하고 또한 장차 부하증가를 감안하여 선정한다. 일반적으로 최대 부하전류의 140% 이상으로 한다.

4) 동작 책무

– 2F2D(순시 동작 후: 2초, 지연동작 후 15초), 지연동작: Fuse 녹임

– 지중비율이 30% 이하인 경우 재폐로 2회, 그 이상인 경우 재폐로 1회, 완전지중이면 재폐로 사용하지 않는다.

2. S/E: Sectionalizer

1) 설치 목적

– 22.9kV-Y계통의 간선 및 분기선에 시설하며, 부하측 사고에 대해서 R/C의 개방시 무전압횟수를 계수(3회)하여 자동으로 개방하는 개폐기이다.

– 간선의 보호, 정전시간 단축, 수용가 설비의 보호를 목적으로 함

– TC 특성이 없기 때문에 R/C와 협조에 제약이 없고 R/C 보다 경제적

2) 설치 위치

– 간선과 3상으로 공급되는 분기선에 설치하며, 후비 보호장치로서 반드시 R/C가 있어야 함을 원칙(자체 고장 차단 능력이 없고 부하 개폐능력만 가짐)

– S/E는 2대 까지 직렬로 설치할 수 있으며, R/C와 S/E를 포함하여 4대까지 직렬로 설치할 수 있다.

– 타 보호장치와 최선의 보호협조가 이루어지도록 위치를 선정한다.

3) 정격

– 정격전압은 배전선로의 공칭전압보다 크게

– 정격전류는 S/E 설치점의 최대부하전류보다 크게

– 정격단시간전류는 S/E 설치점의 최대고장전류보다 크게

4) 동작

– R/C 반복 차단시 무전압 상태의 횟수를 기억하여 정정 횟수 이상이면 개방(축세개방)

– R/C 완전개방 전에 먼저 선로를 개방하며, S/E의 전원측은 순간정전을 경험하게 되는 단점을 지닌다.

S/E: Sectionalizer

3. COS(Cut Out Switch)

1) 설치 목적

– 절연물의 퓨즈통(Fuse tube)안에 있는 퓨즈링크(Fuse link)가 용단시 아크열 발생과 동시에 퓨즈통(Fuse tube) 내부의 소호가스를 발생시키며, 일단 또는 양단으로 분출시켜 전류 영점에서 극간의 절연내력을 높여 차단

– 주상변압기 1차측 과전류 보호 및 선로의 개폐를 위해 사용

2) 설치 위치

– 주상변압기 1차측 각상에 설치

– 간선에는 설치하지 않는다.

– 단상 분기선에만 설치하고 직렬로 2개까지 설치할 수 있다. 특히 변전소에서 가까운 단상 분기선 고장은 배전선로의 전체 정전을 초래하므로 COS를 설치해야 한다.

3) 정격

– 연속 정격전류는 설치점 최대부하전류보다 크게

– 연속 정격전류는 퓨즈 정격의 150 % 정도

– 최소 동작전류는 퓨즈 정격의 200 % 정도

– 차단용량은 10kA 이상 사용할 것

연속 정격전류: 퓨즈가 용단시키지 않는 최대전류

최소 동작전류: 퓨즈가 용단되는 최소전류

ANSI- C37(1988) 규정

– 정격전류 100A이하 퓨즈링크: 정격전류의 200%∼240% 범위내의 실효치 전류에서 300초 이내에 용단

– 정격전류 100A초과 퓨즈링크: 정격전류의 220%∼264% 범위내의 실효치 전류에서 600초 이내에 용단

4. ASS(Auto Section Switch)

1) 설치 목적

어느 수용가의 사고가 한전계통 또는 건전한 타 수용가로 파급되는 것을 방지할 목적으로 시설되는 개폐기로 22.9[kV-Y]계통에서 300~1,000[kVA]이하 특고압 수전설비(간이 수전설비)에 대하여 인입개폐기로 설치를 의무화하고 있다.

ASS(Auto Section Switch)

2) ASS의 특징

(1) 변전소 CB또는 R/C의 1회 순간정전 이후에 자동으로 고장구간을 분리

(2) 800A 미만의 과부하 또는 고장전류는 자체 TC곡선에 따라 직접 개방가능

– 과전류 Lock 전류: 800A±10%

(3) 900A 이상의 고장전류는 변전소의 CB나 R/C와 협조하여 고장구간 자동분리

900A 이상의 전류가 검출되면 ASS는 LOCK되고, 전원측의 CB나 R/C가 1회 순시동작 후 재폐로 시간(무전압 시간)에 개방(축세개방)

(4) R/C, CB 재투입시 돌입전류 동작 억제 기능(30, 60cycle)을 가지고 있음

(5) ASS의 정격 및 최소동작 전류

– 정격전압(25.8kV) – 정격전류(200A/400A) – 정격차단전류(900A)

구 분정정 지침
최소동작전류(상)설치점 최대부하전류의 2~3배
최소동작전류(지락)상 최소동작전류×0.5
돌입전류 억제시간30cycles, 60cycles(돌입전류 지속시간이 긴 경우)

3) ASS의 보호협조

(1) Recloser(R/C)와 협조

– 800A 이상의 고장전류 발생시 R/C와 협조하여 고장구간 자동분리

– R/C는 순시동작 이후에 재폐로 시간(무전압 시간)은 2초(120Hz)

– ASS의 개방시간은 1.4~1.7초(84~104Hz)에 자동트립되어 고장 수용가 자동분리

– R/C 재투입시 건전구간 정상적인 송전이 가능

(2) 변전소 CB와 협조

– 800A 이상의 고장전류 발생시 변전소 CB와 협조하여 고장구간 자동분리

– CB는 순시동작 이후에 재폐로 시간(무전압 시간)은 0.3초 또는 0.5초

– ASS의 개방시간은 0.05~0.067(3~4Hz)초에 자동트립되어 고장 수용가 자동분리

– CB 재투입시 건전구간 정상적인 송전이 가능

CB 재투입시 건전구간 정상적인 송전이 가능

4) ASS의 적용상 유의사항

(1) 과부하 보호 기능의 미약

900A 이상의 과부하 또는 고장 전류의 차단 능력이 없음

(2) 경부하 운전 중 하부의 변압기 투입시 여자돌입전류에 오동작 우려가 있음

(3) 순시 고장시 오동작 우려가 있음

수용가의 낙뢰, 수목접지 등의 순시 고장시에 R/C의 순시동작 후에 자동개방을 하는 오동작 우려가 있다.

(4) 인근 건전한 수용가에 사고 파급 우려가 있음

5. 배전선로 기기의 보호협조

1) 보호협조 검토시기

(1) 보호장치의 신설, 이설, 철거 되는 경우

(2) 부하의 크기가 증감하는 경우

(3) 전원측 계통이 변경되는 경우

(4) 타 보호장치의 정정치가 바뀌는 경우

(5) 기존의 보호협조 정정치가 잘못된 경우

2) 보호협조 방법

(1) 동작시간의 차이

계전기의 반한시 특성 곡선(TC)의 타임 레버값을 조정하여 손쉽게 협조시간을 만들어 준다.

[후비 보호장치의 동작시간>전위 보호장치의 동작시간+협조시간]

(2) 동작전류의 차이

배전선로에서는 말단으로 갈수록 고장전류의 값이 점점 적어지는데 이것을 이용하여 보호협조를 맞추는 방법으로 순시요소로 협조할 때 적용되는데 전위보호기 설치점과 후비 보호장치 설치점의 3상 단락전류가 거의 비슷한 경우에는 협조가 어렵다.

(3) 동작 횟수

S/E가 R/C 등의 재폐로 장치와 협조하여 동작하는 경우에 해당하며, 이것은 TCC곡선과 무관하게 정정할 수 있으며, 예를 들어 R/C 반복 차단시 무전압 상태의 횟수를 기억하여 정정 횟수 이상이면 개방하여 R/C가 완전 개방되는 것을 억제하는 것이다.

3) 보호장치간 보호협조

(1) 변전소 CB와 R/C

– R/C의 지연동작(SLOW)과 변전소 OCR의 한시동작에 시간적 여유가 충분

– 변전소 OCR 최소동작 전류(최대부하전류의 1.5배) ≥ R/C 상 최소동작전류(설치점 최대부하전류의 2.8~4.0배)

– 변전소 OCR 순시동작전류는 R/C 설치점 최대고장전류의 1.5배 이상으로 정정

(2) R/C와 COS

– 후비 R/C의 순시동작(FAST) 중에 전위 퓨즈가 용단되기 전에 고장이 먼저 차단하여, 순간고장이 제거될 수 있는 시간적 여유를 줄 것: R/C가 먼저 동작

– 후비 R/C의 지연동작(SLOW) 중에 전위 퓨즈는 먼저 용단되어 고장을 차단

(3) R/C와 R/C

– 후비 R/C가 전위 R/C보다 먼저 동작하거나, 동시에 동작하지 않도록 두어 차단기의 충분한 시간협조(3cycle 이상)를 하여야 한다.

– 전위 R/C의 설치점 부하전류가 후비 R/C의 설치점 부하전류에 비해서 30% 이상 적은 것이 이상적

– 최소 동작전류가 동일하면 특성곡선을 다른 것 사용하거나 off-set을 사용

– 후비 R/C에 구간 협조장치를 사용하여 전위 R/C 지연동작 중 후비 R/C의 순시동작 방지하여 건전구간 순간정전 방지

– R/C간의 시퀀스 협조는 후비 R/C의 동작 시퀀스에서 마지막 동작을 뺀 것을 전위 R/C의 동작 시퀀스로 한다.

[예] 후비 R/C [2F2D]로 정정하였다면 전위 R/C [2F1D]로 정정

(4) R/C와 S/E

– R/C 반복 차단시 무전압 상태의 횟수를 기억하여 정정 횟수 이상이면 개방

– S/E의 계수 정정 = 후비 R/C의 총 동작횟수 – 1

S/E의 계수 정정
pick-pu 배수

※ pick-pu 배수: 고장전류값을 최소동작전류(pick-up) 값으로 나눈 값을 말한다. 즉 고장전류가 최소 동작전류의 몇배인지를 표시

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