수전설비 보호방식 및 보호계전기 종류

고압수전설비의 이해

지난 포스트에서 고압 수전설비 중  ASS, LBS, PF, MOF, CT 등에 대하여 알아보았다. 이번 포스트엔 지난 글에 이어서  PT,  보호계전기, 변압기가 무엇인지 설비 특성은 어떻게 되는지 살펴보자 한다.

PT(계기용 변압기, Potential Transformer)

PT는 계기용 변압기로 고압이나 특고압을 바로 계량하기인 설비가 너무 커지고 안정상에 위험이 있어 110V의 전압으로 변압하여 계량에 유리하도록 만들어주는 장치이다. PT는 목적에 따라 접지형과 비접지형으로 구분되며 단상, 삼상형으로 나누어지고 절연 방식에 따라 몰드형, 유입형 등이 있다.  PT의 정격전압은 일반적으로 110V이다. PT의 1차 측과 2차 측에는 파급정전을 방지하기 위하여 일반적으로 퓨즈를 설치한다. 1차 측 퓨즈는 PT고장이 선로로 파급되는 것을 방지하는 것이 목적이다. 주로 통형 퓨즈나 방출형 퓨즈가 많이 사용된다. PT 2차 측엔 부하의 고장으로부터 PT를 보호한다. (CT의 2차 측에는  과전압으로 인한 CT손상이 발생할 수 있어 퓨즈를 설치하지 않는다.) 

PT를 단상 회로에 접속할 때 주로 직렬로 접속한다. 3상회로에 접속할 땐 기본적으로 Y결선으로 결선한다. 이때 1차와 2차에 위상차가 발생하지 않고 선간전압 계측도 가능하다. (델타 결선을 할 땐 30도의 위상차가 발상하여 사용하는 경우는 거의 없다.) v결선은 비접지형 3상 PT에 사용된다. 

 

직접접지계통에서 보호계전기

계통에 단락 또는 지락이 발생하게 되면 큰 고장전류가 발생되고 수전설비에 큰 전류가 지속적으로 흐른다면 기기와 배전선로에 손상이 발생하거나 안전사고가 발생할 수 있기 때문에 고장전류는 신속하게 검출되고 차단되어야 한다. 여기서 고장전류의 검출 역할을 해주는 것이 보호계전기이다. 

보호계전기는 전자 아날로그 형태에서 현재는 디지털형을 주로 사용한다. 디지털계전기의 반도체 소자가 저전압회로로 서지에 취약하여 노이지 및 서지에 대한 대책이 필요하다. 보호계전기는 사고 발생 시 전압, 전류의 이상 상태를 검출하는 역할을 한다. 보호계전기로 사고의 파급이 줄어들고 안정적인 전력공급이 가능하게 된다. 또한 정전의 복구 시에도 계통이 정상이 되면 자동투입기능 등을 이용하여 신속하게 복구되는 역할도 한다. 보호계전기는 검출부, 판정부, 동작부로 구성이 된다. 검출부는 고장전류 또는 고전압, 저전압을 검출하는 곳이다. 주로 CT, PT, GPT, ZCT 등으로 이루어진다. 판정부는 검출부에서 이상 전압이나 전류가 검출되면 동작부에 명령하는 부분이다. 주로 OCR, GR, OCGR, SGR, OVR, UVR, UVGR 등이 있다. 동작부는 판정부의 지령에 따라 차단기를 동작시켜 고장 부분을 분리하는 역할을 한다. 

 

보호 방식의 종류

계전기를 이용하여 선로를 보호하는 방식에는 주보호와 후비보호 방식이 있다. 주보호는 보호시스템을 계통구분마다 설치하여 사고시 사고지점에 가장 인접한 보호계전기가 동작하는 것이고 후비보호는 주보호가 동작하지 않을 경우 보조하는 역할이다. 한 시 차 보호방식은 계전기의 동작시간을 조절하여 그 차이로 고장구간을 분리하는 방식이며 자가용 설비의 방사상 계통의 단락보호에 사용된다. 구간보호 방식은 보호구간 말단에 변류기를 설치하여 보호하는 방식이다. 방향선택 보호방식은 고장전류의 방향에 따러서 어느 회선이 고장 났는지 선택하는 방식이다. 병행되는 2회선과 같이 양단전원으로 된 송전선로나 배전선로의 지락에 대한 보호조치로 사용된다. 단락보호에는 선간전압과 상전압이 활용되며 지락보호에는 영상전압이 활용된다. 

OCR의 특징

OCR은 전류가 일정치 이상이 되었을 때 동작하는 계전기이다. 과전류 계전기의 탭을 이용하여 전류의 크기를 설정할 수 있으며 그때 그 값은 계산을 통하여 산출되는 필수 동작전류에 70~80%정도로 설정된다. 단 이 값이 최대 부하전류 등 동작하면 안 되는 전류의 150% 이상이 되도록 하여 오동작을 예방해야 한다. (탭조정은 동작정류 설정을 뜻하며, 래버 조정은 고정접점과 가동접점의 간격을 조절하여 동작시간을 조절하는 것을 뜻한다.)

탭 정전판에는 제어스프링이 일정한 간격으로 설치되어있다. 고장 시 코일 권수에 비례하여 자속이 형성이 되고 자속에 의한 동작력이 억제력보다 큰 경우 주접점이 동작하게 된다. 일반적으론 7 탭 정도가 있다.