수전회로 보호방식

π분기 양단급전계통 개요

π분기 양단급전계통은 장거리 터널이나 도시철도 등에서 주로 사용되는 배전 방식입니다. 두 개의 변전소에서 한 개의 수용가로 전력을 공급하는 방식으로, 안정성과 신뢰성을 높이고 단전 시간을 줄일 수 있는 장점이 있습니다.

보호계전방식 구성

π분기 양단급전계통의 보호계전방식은 다음과 같은 요소들로 구성됩니다.

1. 과전류 계전기 (Overcurrent Relay)

• 목적: 과부하 및 단락사고 보호
• 설치 위치: 각 분기점 및 수용가
• 기능: 설정된 전류값을 초과하면 동작하여 차단기를 트립시켜 고장 구간을 격리합니다.

2. 지락 계전기 (Earth Fault Relay)

• 목적: 지락사고 보호
• 설치 위치: 각 분기점 및 수용가
• 기능: 지락 전류를 감지하여 동작하고, 지락점을 찾아내어 고장 구간을 격리합니다.

3. 방향성 과전류 계전기 (Directional Overcurrent Relay)

• 목적: 사고 방향 판단 및 선택적 동작
• 설치 위치: 각 분기점
• 기능: 사고가 발생한 방향으로만 동작하여 고장 구간을 정확하게 격리합니다.

4. 차동 계전기 (Differential Relay)

• 목적: 변압기 내부 고장 보호
• 설치 위치: 변압기 양단
• 기능: 변압기의 1차측과 2차측 전류를 비교하여 내부 고장 발생 시 동작합니다.

5. 전압 저하 계전기 (Under Voltage Relay)

• 목적: 전압 저하 감시
• 설치 위치: 수용가
• 기능: 전압이 설정값 이하로 떨어지면 동작하여 경보를 발하거나 차단기를 트립시킵니다.

보호계전방식 동작 원리

1.사고 발생: 한쪽 변전소에서 지락 사고가 발생하면, 고장 전류가 두 개의 전원으로부터 흘러 들어옵니다.

2.과전류 계전기 동작: 고장 지점에 설치된 과전류 계전기가 동작하여 해당 분기점의 차단기를 트립시킵니다.

3.방향성 과전류 계전기 동작: 고장이 발생한 변전소 측의 방향성 과전류 계전기가 동작하여 해당 변전소의 차단기를 트립시킵니다.

4.차동 계전기 동작: 변압기 내부 고장이 발생하면, 차동 계전기가 동작하여 변압기를 보호합니다.

5.전압 저하 계전기 동작: 전압이 크게 저하되면, 전압 저하 계전기가 동작하여 경보를 발하거나 차단기를 트립시킵니다.

1. 과전류 보호

• 목적: 과부하 및 단락사고로 인한 설비 손상 방지
• 방법: 과전류 계전기를 사용하여 설정된 전류값을 초과하면 차단기를 트립시켜 고장 구간을 격리합니다.
• 종류:
  • 순시형 과전류 계전기: 고속으로 동작하여 단락사고에 효과적입니다.
  • 시간지연형 과전류 계전기: 과부하에 대해 시간 지연을 두고 동작하여 오동작을 방지합니다.
  • 정현파 과전류 계전기: 정현파 파형의 과전류를 감지하여 동작합니다.

2. 지락 보호

• 목적: 지락사고로 인한 인명 및 설비 손상 방지
• 방법: 지락 계전기를 사용하여 지락 전류를 감지하고 차단기를 트립시켜 고장 구간을 격리합니다.
• 종류:
  • 잔류전류형 지락 계전기: 변류기의 잔류 자속을 이용하여 지락 전류를 감지합니다.
  • 지락 방향 계전기: 지락이 발생한 방향을 판단하여 선택적으로 동작합니다.
  • 접지 계전기: 중성점 접지 방식에 따라 다양한 종류의 접지 계전기가 사용됩니다.

3. 단락 보호

• 목적: 단락사고로 인한 설비 손상 방지
• 방법: 과전류 계전기, 방향성 과전류 계전기 등을 사용하여 단락 사고를 감지하고 차단기를 트립시켜 고장 구간을 격리합니다.
• 특징: 단락사고는 매우 빠르게 발생하므로, 순시형 과전류 계전기 등 고속 동작 계전기를 사용해야 합니다.

4. 차동 보호

• 목적: 변압기, 모터 등 내부 고장 보호
• 방법: 차동 계전기를 사용하여 보호 대상의 입출력 전류를 비교하여 내부 고장 발생 시 동작합니다.
• 종류:
  • 저항 차동 계전기: 전류의 크기와 위상차를 비교합니다.
  • 모듈러 차동 계전기: 디지털 신호 처리 기술을 이용하여 고정밀도 보호를 수행합니다.

5. 기타 보호

• 전압 저하 보호: 전압이 설정값 이하로 떨어질 때 동작하여 설비를 보호합니다.
• 주파수 보호: 주파수가 설정값 범위를 벗어날 때 동작하여 설비를 보호합니다.
• 과열 보호: 과열로 인한 설비 손상을 방지하기 위해 온도를 감지하여 동작합니다.

수전설비 보호계전 시스템 구성

수전설비의 보호계전 시스템은 다음과 같은 구성 요소로 이루어집니다.

• 변류기(CT): 전류를 감소시켜 계전기의 부담을 줄이고, 계측에 사용합니다.
• 전압 변성기(VT): 전압을 감소시켜 계측에 사용합니다.
• 보호 계전기: 과전류, 지락, 차동 등 다양한 종류의 계전기가 사용됩니다.
• 차단기: 고장 발생 시 회로를 차단하여 설비를 보호합니다.
• 보호 릴레이: 계전기의 동작 신호를 받아 차단기를 제어합니다.

수전설비 보호계전 시스템 설계 시 고려 사항

• 선택도: 고장 발생 시 해당 구간만을 선택적으로 격리해야 합니다.
• 신속성: 고장 발생 시 빠르게 동작하여 설비 손상을 최소화해야 합니다.
• 안정성: 오동작 없이 안정적으로 동작해야 합니다.
• 경제성: 설비 투자 비용과 운영 유지비를 고려하여 경제적인 시스템을 구축해야 합니다.

154kV 대용량 수전회로는 전력계통에서 중요한 역할을 담당하며, 안정적인 전력 공급을 위해 신뢰성 있는 모선 구성과 보호 방식이 요구됩니다.

1. 모선 구성

154kV 대용량 수전회로의 모선 구성은 일반적으로 다음과 같은 방식들이 사용됩니다.

• 단일모선 방식:
  • 간단하고 경제적인 구조
  • 고장 발생 시 전체 계통에 영향을 미칠 수 있는 단점
  • 소규모 변전소에 주로 사용
• 이중모선 방식:
  • 신뢰성이 높고 고장 시에도 계통 운전이 가능
  • 1차단, 1.5차단, 2차단 등 다양한 방식이 존재
  • 대규모 변전소에 주로 사용
  • 1.5차단 방식은 154kV 계통에서 가장 많이 사용되는 방식 중 하나입니다.
• 절환모선 방식:
  • 정비 시 모선을 분리하여 작업 가능
  • 신뢰성이 높지만, 구조가 복잡하고 비용이 많이 듭니다.
• 환상모선 방식:
  • 고신뢰도를 요구하는 시스템에 적용
  • 복잡한 구조와 높은 비용이 단점

2. 보호 방식

154kV 대용량 수전회로의 보호 방식은 모선 구성, 부하 조건, 계통의 특성 등을 고려하여 다양하게 적용될 수 있습니다. 일반적으로 다음과 같은 보호 방식이 사용됩니다.

• 과전류 보호:
  • 과부하 및 단락사고로부터 설비를 보호
  • 순시형, 시간지연형, 정현파 과전류 계전기 등을 사용
• 지락 보호:
  • 지락사고로부터 설비를 보호
  • 잔류전류형, 지락 방향 계전기 등을 사용
• 차동 보호:
  • 변압기, 모터 등 내부 고장 보호
  • 저항 차동, 모듈러 차동 계전기 등을 사용
• 거리 보호:
  • 송전선로의 고장점을 빠르고 정확하게 격리
  • 임피던스 계전기, 반송파 계전기 등을 사용
• 전압/주파수 보호:
  • 전압/주파수 이상으로 인한 설비 손상 방지
  • 저전압 계전기, 고주파 계전기 등을 사용
• 모선 보호:
  • 모선 고장 시 신속하게 고장 구간을 격리
  • 전압 차동, 위상 비교, 전류 차동 방식 등을 사용

3. 고려 사항

• 선택도: 고장 발생 시 해당 구간만을 선택적으로 격리해야 합니다.
• 신속성: 고장 발생 시 빠르게 동작하여 설비 손상을 최소화해야 합니다.
• 안정성: 오동작 없이 안정적으로 동작해야 합니다.
• 경제성: 설비 투자 비용과 운영 유지비를 고려하여 경제적인 시스템을 구축해야 합니다.

4. 추가적인 고려 사항

• 계통 구성: 계통의 복잡성, 부하 변동성 등을 고려하여 보호 방식을 결정해야 합니다.
• 보호 계전기 조정: 계통 조건에 맞게 보호 계전기를 정확하게 조정해야 합니다.
• 보호 협조: 다른 보호 계전기와의 협조를 고려하여 시스템을 구성해야 합니다.
• 보호 계통 시험: 주기적인 시험을 통해 보호 계통의 정상 작동을 확인해야 합니다.

1. 과전류 보호

• 목적: 과부하 및 단락사고로 인한 설비 손상 방지
• 방법: 과전류 계전기를 사용하여 설정된 전류값을 초과하면 차단기를 트립시켜 고장 구간을 격리합니다.
• 종류:
  • 순시형 과전류 계전기: 고속으로 동작하여 단락사고에 효과적입니다.
  • 시간지연형 과전류 계전기: 과부하에 대해 시간 지연을 두고 동작하여 오동작을 방지합니다.
  • 정현파 과전류 계전기: 정현파 파형의 과전류를 감지하여 동작합니다.

2. 지락 보호

• 목적: 지락사고로 인한 인명 및 설비 손상 방지
• 방법: 지락 계전기를 사용하여 지락 전류를 감지하고 차단기를 트립시켜 고장 구간을 격리합니다.
• 종류:
  • 잔류전류형 지락 계전기: 변류기의 잔류 자속을 이용하여 지락 전류를 감지합니다.
  • 지락 방향 계전기: 지락이 발생한 방향을 판단하여 선택적으로 동작합니다.
  • 접지 계전기: 중성점 접지 방식에 따라 다양한 종류의 접지 계전기가 사용됩니다.

3. 단락 보호

• 목적: 단락사고로 인한 설비 손상 방지
• 방법: 과전류 계전기, 방향성 과전류 계전기 등을 사용하여 단락 사고를 감지하고 차단기를 트립시켜 고장 구간을 격리합니다.
• 특징: 단락사고는 매우 빠르게 발생하므로, 순시형 과전류 계전기 등 고속 동작 계전기를 사용해야 합니다.

4. 차동 보호

• 목적: 변압기, 모터 등 내부 고장 보호
• 방법: 차동 계전기를 사용하여 보호 대상의 입출력 전류를 비교하여 내부 고장 발생 시 동작합니다.
• 종류:
  • 저항 차동 계전기: 전류의 크기와 위상차를 비교합니다.
  • 모듈러 차동 계전기: 디지털 신호 처리 기술을 이용하여 고정밀도 보호를 수행합니다.

5. 기타 보호

• 전압 저하 보호: 전압이 설정값 이하로 떨어질 때 동작하여 설비를 보호합니다.
• 주파수 보호: 주파수가 설정값 범위를 벗어날 때 동작하여 설비를 보호합니다.
• 과열 보호: 과열로 인한 설비 손상을 방지하기 위해 온도를 감지하여 동작합니다.

수전설비 보호계전 시스템 구성

수전설비의 보호계전 시스템은 다음과 같은 구성 요소로 이루어집니다.

• 변류기(CT): 전류를 감소시켜 계전기의 부담을 줄이고, 계측에 사용합니다.
• 전압 변성기(VT): 전압을 감소시켜 계측에 사용합니다.
• 보호 계전기: 과전류, 지락, 차동 등 다양한 종류의 계전기가 사용됩니다.
• 차단기: 고장 발생 시 회로를 차단하여 설비를 보호합니다.
• 보호 릴레이: 계전기의 동작 신호를 받아 차단기를 제어합니다.

수전설비 보호계전 시스템 설계 시 고려 사항

• 선택도: 고장 발생 시 해당 구간만을 선택적으로 격리해야 합니다.
• 신속성: 고장 발생 시 빠르게 동작하여 설비 손상을 최소화해야 합니다.
• 안정성: 오동작 없이 안정적으로 동작해야 합니다.
• 경제성: 설비 투자 비용과 운영 유지비를 고려하여 경제적인 시스템을 구축해야 합니다.