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보호계전기

송전선로 보호

송전선로 보호

[발96-2]
765kV 계통 보호 계전방식의 아래사항을 설명하시오.
1) 보호 계전방식의 기본적인 성능 및 선정의 기본원칙
2) 송전선로 보호방식, 동작특성 및 주요 기능

1. 개요

송전선로는 넓은 지역에 설치되어 낙뢰, 풍우 등의 자연조건에 영향을 받기 쉬우므로 보호계전기의 동작 빈도가 높고 전ㆍ후위 보호장치와의 협조동작을 해야 한다. 우리나라는 송전선로 보호 방식으로 방향비교 방식 중의 하나인 트립저지 방식(BLK), 전송차단(PUTT), PCM 전류차동 방식을 주보호로 하고 후비보호로 3단계 거리계전 방식을 후비보호로 사용한다.

송전선로 보호

2. 송전선로 보호 방식

1) PCM 전류차동 방식

기기보호(변압기, 발전기)에 주로 사용하던 전류차동 방식을 광통신과 디지털 기술의 발달로 송전선로 보호에 확장하여 사용한 방식이다. 이 방식은 상대단의 전류 정보를 디지털 신호로 수신하여 자기단의 측정치와 비교함으로써 차동전류를 계산하는 방식이며, 동작원리는 비율차동계전기와 동일하다. 이 방식에서 샘플링 시점을 동기화 하는 방법에 따라서 자동 동기방식과 비동기 방식이 있다. 우리나라에서는 자동 동기방식을 사용한다.

PCM 전류차동 방식

2) 방향비교 방식

→ 트립저지 방식(BLK)

송전선 양단에 설치된 방향요소를 가진 거리계전기(Mho, Offset-Mho형, 조합형)의 동작으로 고장 방향을 판단하고 그 정보를 통신장치에 의해서 상대단에 전송함으로써 보호구간 내부인지 외부인지 판별하는 방식이다.

방향비교 방식 트립저지 방식(BLK)

통신수단으로는 전력선 반송파(PLC: Power Line Carrier)나 가공지선 광통신 케이블을 사용한다. 우리나라에서는 345kV 및 154kV 계통의 주보호에 방향비교 트립저지 방식(BLK: : Directional Comparison Trip Blocking Scheme)을 사용한다. 이 방식은 고장점을 측정하는 내부요소가 동작하고 상대단으로부터 트립저지 신호를 수신하지 않는 조건에서 트립된다.

방향비교 방식 트립저지 방식(BLK)

[내부고장] [B단 외부고장] [A단 외부고장]

3) 전송차단 방식

→ 제어 언더리치 전송차단 방식(PUTT)

(1) 개요

전송차단 방식은 송전선로의 양단중의 어느 한쪽 단에서 고장점을 정확히 판단하였을 때 이 조건을 상대단에 전송하여 양단을 고속으로 차단시키는 방식이다.

전송차단 방식 제어 언더리치 전송차단 방식(PUTT)

각 단자에 설치된 내부사고 검출 계전기(거리계전기의 Zone-1)를 설치하여 동작범위의 일부를 겹치게 하고 내부사고가 발생하면 사고발생지점에 가까운 계전기는 반드시 동작하게 되고 그 신호를 상대단에 전송 트립신호를 보내서 양단을 확실하게 차단하게 된다.

우리나라에서는 345kV 계통의 주보호에 제어 언더리치 전송차단 방식(PUTT: Permissive Under reaching Transfer Trip)을 사용한다. 이 방식은 내부 고장시에 거리계전기의 언더리치 요소 즉, Zone-1의 동작에 의해 자기단 트립과 동시에 상대단으로 전송 차단신호를 송출하며, 상대단에서는 신호가 수신되고 오버리치 요소도 동작하는 조건으로 트립하게 된다.

전송차단 방식 제어 언더리치 전송차단 방식(PUTT)

(2) PUTT 방식 동작원리

전송차단 방식 제어 언더리치 전송차단 방식(PUTT)

4) 3단계 한시 거리계전 방식

거리계전기는 여러 가지 오차원인(CT 오차, PT 오차, 계전기 오차 : 15% 정도)에 의해서 100% 정확한 거리측정이 불가능 하므로 각 구간의 거리계전기 상호간에 적당한 시간차를 두어서 협조하여 보호하는 방식이다.

전송차단 방식 제어 언더리치 전송차단 방식(PUTT)

(1) Zone-1:
보호구간 Impedance의 85%이내의 고장에 동작하도록 정정하며 한시계전기는 사용치 않으므로 동작시간은 1∼3Cycle 정도로 고속도 동작 된다.

(2) Zone-2:
보호구간 Impedance와 다음 구간 Impedance의 약 50%까지를 동작범위로 정정하고 전위계전기 Zone-1 요소와 협조를 위해서 20Cycle 정도의 지연동작 시킨다.

(3) Zone-3:
피보호선로 Impedance의 225%정도 또는 피 보호선로 다음, 다음구간의 25%정도의 고장까지 동작토록 정정하고 동작시간은 100Cycle 정도 지연시켜 Zone 1, 2계전기에 대한 후비보호로 사용한다.

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