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보호계전기

비접지 보호방식

비접지 보호방식

현재 한전으로부터 변압기용량 30,000kVA×1Bank인 수변전설비를 경제적으로 수전 가능한 전압의 종류를 제시하고, 이때 구내 배전전압이 6.6[kV]인 경우에 보호계전기가 표시된 단선결선도를 작성하시오.

비접지계통 지락사고 검출방법의 종류 및 특징을 비교 설명하시오.

비접지계의 지락보호계통 구성방식 및 주요기기 정격에 대해 설명하시오.

비접지 저압회로의 지락보호방식에 대해 설명하시오.

고압계통에서 선로의 충전전류에 따른 접지방식 선정에 대해 설명하시오.

기 설치되어 있는 고압유도전동기(3상 3.3kV) 배선시스템을 비접지계통에서 저저항 접지계통으로 변경하려고고 한다. 비접지 계통과 저저항 접지계통의 특성을 설명하고 저저항 접지계통의 신설 및 보완한 설계내용을 설명하시오.
비접지계통 구성 및 보호

[비접지계통 구성 및 보호]

비접지 계통의 특징

① 1선 지락시 건전상 대지전위 상승이 크다.
② 간헐적인 아크 지락에 대해 높은 이상전압의 발생(대지전압의 6~8배)으로 설비의 절연파괴를 야기할 수 있음
③ 지락전류는 대부분 대지정전용량에 의해 흐르는 충전전류로 크기가 매우 작음
④ 지락전류가 매우 작아 전원공급의 중단없이 가능하므로 산업계통에서 많이 적용
⑤ 지락전류가 작아 인체에 보다 안전한 방식
⑥ 지락전류가 작아서 지락보호가 매우 어려우며, 접지계통과 달리 지락과전류계전기(OCGR)를 사용하지 못하고, 영상변류기(ZCT)와 조합한 고감도의 방향성 계전기인 선택지락계전기(SGR)를 적용한다.

계통의 접지방식별 지락사고 검출 방식

직접접지 계통

(1) 잔류회로: 3×CT로 Y결선의 잔류회로에 OCGR(51G)을 설치하여 지락보호

직접접지 계통

(2) 중성점 CT를 적용하는 방법

변압기나 발전기의 중성점 접지선에 변류기를 접속하여 영상전류를 검출

고저항 접지계통

(1) 변류비가 작은 경우

3×CT로 Y결선의 잔류회로에 OCGR(51G)을 설치하여 보호

(2) 변류비가 큰 경우 -> 3권선 CT를 이용

변류비가 큰 경우에는 Y결선 잔류회로를 이용하여 영상전류를 검출하면 그 값이 작아서 계전기 동작에 필요한 충분한 전류를 얻을 수 없다. 이와 같은 경우 변류기의 2차 권선(정상, 역상분 검출하여 단락보호)과 별도로 3차 권선을 두어 영상분로 접속(델타결선, 100/5)하여 영상전류를 검출한다. 일반적으로 변류비가 300/5를 초과하여 사용하는 경우에 적용한다.

변류비가 큰 경우 3권선 CT를 이용

비접지 계통

(1) GPT와 ZCT의 조합에 의한 SGR 적용한 지락보호 …… 방향성 지락보호
(2) SGR과 OVGR을 조합한 지락보호 …… 방향성 지락보호
(3) GPT와 OVGR을 적용한 지락보호 …… 무방향성 지락보호
(4) ZCT에 GR을 적용한 지락보호 …… 무방향성 지락보호

비접지 계통

※ 비접지 계통을 접지계통으로 변경

비접지방식으로 운영 중 부하의 증설로 인하여 케이블의 정전용량이 크게 증가하여 더 이상 비접지 방식을 적용하기 곤란한 경우 접지계통으로 변경하고자 하는 경우는 접지변압기(Ground Tr)의 1차측을 Y결선하여 중성점을 접지한다. 중성점과 대지사이에 지락전류를 제한할 목적으로 저항을 삽입하여 지락전류를 제한한다.

동일한 목적으로 Zig-Zag 변압기를 쓰기도 한다.

Zig-Zag 변압기

비접지 계통의 지락보호방식

고압 비접지 계통

고압 비접지 계통

(1) 주보호

고압 비접지 계통에서는 지락 사고시 GPT를 이용하여 영상전압을 검출하고, ZCT로 영상전류(지락전류)를 검출하여 방향선택 지락계전기(SGR)를 설치하여 보호한다.

주보호

(2) 후비보호

분기회로의 후비보호를 위하여 과전압계전기(OVGR)를 주회로에 설치하며, 시간지연 요소를 가지고 정정한다.

후비보호

계통의 케이블 충전전류가 충분하게 흐르는 경우, 고압전동기 기동반 또는 말단 분기회로에 지락계전기(GR)를 사용하면, 고속 선택차단을 시킬수가 있고, GPT 설치개소를 최소화하여 영상전압 감도를 향상시킬 수도 있다.

저압 비접지 계통

(1) 지락과전압방식 -> GPT + OVGR

지락사고시에 발생하는 영상전압을 GPT로 검출하여 지락과전압계전기를 응동하는 방식으로 GPT단독으로는 사고선로를 선택할 수 없기에 1회선 배전선인 경우나 후비보호로 적용할 수 있다. 또는 지락과전압계전기를 통해서 경보만 하는 방식도 있다.

지락과전압방식 GPT + OVGR

(2) OVGR과 SGR의 조합에 의한 보호

지락과전압 계전기와 선택지락 계전기를 직렬로 연결하여 방향성을 가지고 동작하도록 하는 방식으로 고신뢰도가 요구되는 개소에 적당한 방식이다.

OVGR과 SGR의 조합에 의한 보호

(3) 접지콘덴서와 ELB를 통한 보호

선로의 길이가 비교적 짧아서 충전전류가 매우 작은 경우에 적용하는 방식이다.

접지콘덴서와 ELB를 통한 보호

(4) ZCT와 접지계전기(GR)에 의한 보호

GPT의 중성점에 영상변류기(ZCT)를 설치하여 영상전류를 검출하는 방식으로 중요하지 않는 설비, 단독설비에 적용이 용이하다.

ZCT와 접지계전기(GR)에 의한 보호
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