보 호 계 전 방 식

Size: px

Start display at page:

Download "보 호 계 전 방 식"

종윤 옥
5 years ago
Views:

1 보호계전방식 2003.

2 1. 변류기 (1) 목적 : 전류변화 (2) 변류비 규격 1차전류 2차전류 단일비 이중비 표준 :, 1 IEC 비표준 : 2, 10, 12., 1, 20, 2, 30, 40, 18 좌동 2 1 0, 60, 7 및그의 10배수,, BS 3938 상동 상동 상동 단일비 이중비 다중비 /0 120/100/90/80/60/ /100 0/40/30/20/ / /200/180/160/ / /100/80/60/40/20 ANSI / /320/300/240/ C / /160/100/80/ / /400/ / /600/ /800/ 정격전류의선정 ( 참고 - 기다리출판사, 전기설비기술계산핸드북, I-404쪽 ) 수전회로, 변압기회로 최대부하전류의 12~10% 전동기회로 - 최대부하전류의 200% (3) 과전류정수 : 정격주파수, 정격부담 (0.8 지전류 ) 상태에서 CT의비오차가 10% 가될때의최고 1차전류를정격 1차전류로나눈값 n >, n > 10, n > 20, n > 40 로표기 1

3 보호대상 보호방식 표준 과전류정수 특수 발전기 변압기 차동방식 송전선 차동방식 거리방식 과전류방식 배전선 과전류방식 10 전동기 (4) 과전류강도 : CT 에정격부담, 정격주파수상태로열적, 기계적, 전기적손상없이 1 초 간흘릴수있는최고 1 차전류를정격 1 차전류로나눈값 300, 10, 7, 40 () 용도 1) 계측용 CT : 평상시정상상태에서사용하므로정격이내에서정확해야하며사고 시에는포화되어계측기및회로를보호하는특성 2) 계전기용 CT : 사고시 ( 대전류영역 ) 에응동해야하므로상당한대전류에서포화하 지않아야함. 공칭변류비 측정변류비 (6) 비오차 = 100% 측정변류비 비보증계수 (Ratio correction factor) : 변류기의비오차표시방법중하나, 미국 ANSI 측정변류비 R.C.F = 공칭변류비 표준 계전기용 일본, 한국 n(20) 에서 10% 이내 영국 ~ 10% 미국 - 10% 이내 계기용 평상시 100% 부하부근에서 한국 ± 1.2% 미국 ± 0.3 ~ ± 1.2% 영국 0.1 ~ % 2

4 (7) CT의 2차부담 : CT 2차회로에정격전류 (A) 를보낸경우 CT 2차전압과정격전류의적으로표기 CT의 2차부담이 40VA 라면, 정격 2차전류 A 인 CT에서는 VA 40 Z= = = 1.6 [ ohm] 2 2 I 정격부담이 40VA인 CT에서는 2차회로의임피던스 ( 계기, 계전기, 제어케이블등의임피던스의합 ) 가 1.6[ohm] 이하가되게하여야한다. 표기방법 ANSI 계전기용 C V 부하저항 = 100A = 8 ohm 이때의부담 I 2 R = 2 8 = 200VA 부 담 오차계급 B 1 (2VA) C 100 T 100 B 2 (0VA) C 200 T 200 B 4 (100VA) C 400 T 400 B 8 (200VA) C 800 T 800 T는권선형에서만적용 C형 CT : 미국 ANSI 규격에서정한특성, 철심의누설자속이규정치이내이고권선이균일하게감겨져있어표시된수치에서특성을계산에의해계산가능한 CT T형 CT : 미국 ANSI 규격에서정한특성, 철심의누설자속이커서변류비영향을줄수있어계산에의해특성을구할수없고시험에의해서만가능. 계기용 부담오차계급 B 0. (12.VA) B 0.9 (22.VA) 1.2 B 1.8 (4VA) 3

5 VDE Metering & Measuring Protection ACCURACY CLASS RATED OUTPUT VA (S N ) G 10 0.G G or G or 3G RATED SATURATION FACTOR, n n < 10 or n < n < 20 or n < 10 n < 10 or n < For instrumentation : 1M For metering : 0.M For protection : P 20 (8) 포화특성 CT는 1차전류가증가하면 2차전류도변류비에비례하여증가한다. 그러나어느한계에도달하면 1차전류는증가하여도 2차전류는포화하여증가하지않는다. 포화점 (knee point) CT의 1차권선을개방하고 2차권선에정격주파수의교류전압을서서히증가시키면서여자전류를측정할때여자전압이 10% 증가할때여자전류가 0% 증가되는점을포화점이라한다. 포화특성시험에서포화점의인가전압을포화전압이라하고이것이충분히높아야대전류영역에서확실한보호가가능. 차동계전방식또는 PILOT WIRE 방식등에서는사용한양단 CT의포화특성일치가매우중요한다. 4

6 여자전압 (Vs) Vk +10% Vk +0% Iek Iek 여자전류 (Ie) (9) CT 선정예 66kV F 고장용량 300MVA OCR TR 7.MVA 66/6.6kV %Z= 7.% 고장임피던스계산 100MVA 기준 전원측고장임피던스 = 2.8 [%] 300 변압기임피던스 = 100 [%] 7. 최대고장전류 I S = = [ka] 최대부하전류 700 I L = 3 66 = 66 (A) CT 1차정격전류 I 1 = = (A)

7 정격부담 오차계급 정격내전류 정격과전류정수 0VA : 계전기및계기용 1.0 급 I S I 1 = 30, = 배 : 변압기 2차측에서 3상단락이발생하였을때 1차측고장전류 , I S = = 80 (A) ( ) 66 과전류정수 : n = 80 = 8. n > 10 되는 CT 선정 100 변류기의과부하도 α 는 최대고장전류 α = < 12 이면과부하내량을만족한다. 변류기정격 1차전류 과전류정수 CT 가 100/ n > 10 일때 α = CT 가 10/ n > 10 일때 α = CT 가 10/ n > 20 일때 α = 30, , , = ( 부적합 ) = ( 부적합 ) = ( 적합 ) 그러므로변류기는다음과같은정격의것을선정한다. CT 비 : 10/ 오차계급 : 1.0 급 부담 : 0VA 정격과전류정수 : n > 20 정격과전류강도 : 300배 6

8 2. 보호계전기 (1) 보호계전기의역할전력계통내의어떤부분에서사고가발생하였을때이사고를방치하면사고현상이확대되어결국에는안정된전력공급을할수없게된다. 따라서기기와선로의손상을막고사고부분을될수있는한축소시켜다른건전계통에는사고현상이파급되지않도록사고현상을검출하고사고구간을계통에서제거하기위하여차단기에차단명령을내는것이보호계전기의역할이다. 보호계전기는전력계통이정상인때는동작하지않고고장이나이상상태가발생할경우에는적절한동작을할수있는구조이어야한다. (2) 보호계전기의구비조건 1) 충분한선택성을가질것. 계전기에사용하는계기용변류기, 변압기등의오차를포함한종합오차는적어야하고동작정정치에대한전류, 전압, 시한등의동작치오차가가능한한적어야한다. 2) 충분한동작감도가필요하다. 그고장의초기상태를검출하거나계통의크기를변화할때높은감도의것이필요하다. 3) 특성이일정하여경년변화가적고또한온도주파수, 왜형파형의영향이가능한적어야한다. 4) 계기용변압기, 변류기등을조합하여사용하므로소비전력이가능한한적어야한다. ) 이상고전압및최대과전류에대하여열적, 기계적인강도가충분하여야한다. 6) 접점은충분한개로또는폐로용량을갖고경년열화가적어야하고기계적으로충분한보증동작회수치가있어야한다. 7) 보수점검을용이하게하고취부위치에서예상할수있는경사, 충격및진동등에오동작하지않아야한다. 7

9 (3) 보호계전기의분류 동작기구상의분류 1) 가동코일형 SPIRAL SPRING N S 가동코일 접점 영구자석 < 가동코일형 > 2) 가동철심형 가동철심형 I O < 회전철심형 > 8

10 플런저형 CLOSING CONTACTS OPENING CONTACTS STATIONARY CORE PLUNGER COIL MAGNETIC SHUNT 4 SCALE 3 1 <PLUNGER 형 > E <HINGE 형 > 9

11 유극형 접점 코일 영구자석 < 유극형 > 3) 정지형 4) 정류형 ) 전류력계형 고정코일 접점 가동코일 < 전류력계형 > 6) 열동작형 10

12 7) 전동기형 8) 유도형 MAGNETIC CORE DISC SATURATING TRANSFORMER < 유도형분상변압기 > CURRENT RESTRAINING COIL OPERATING COIL POLARIZED I E 유도형 ( 유도환 ) 유도원통형 유도원판형 11

13 동작시한상의분류 1) 고속도형일정치이상 ( 동작한계치의 200%) 의계전기구동입력이있으면 40ms 이하에동작하는계전기 2) 순시형일정치이상 ( 동작한계치의 200%) 의계전기구동입력이있으면보통 0.2초이하에동작하는계전기 3) 한시형동작입력을갖으면일정시간후에동작하는것으로써다음의 4종류로분류된다. 정한시형 동작시간 (a) 정한시형 동작구동력 반한시형 계전기의구동력이증가할수록동작속도가빨라지는특성을가진형. 동작시간 동작구동력 (b) 반한시형 12

14 동작시간 동작구동력 (c) 반한시성정한시형 반한시성정한시형 계전기의구동력은어느범위까지는반한시특성을갖고일정치이상으로되면정한시로되는특성을가진것. 단계한시형 동작시간 동작구동력 (d) 반한시성정한시형 기능별분류 1) 전류계전기 과전류계전기 부족전류계전기 교류발전기의계자보호및직류기의시동용 2) 전압계전기 과전압계전기 13

15 부족전압계전기 3) 비율차동계전기 4) 방향계전기 방향계전기 접지방향계전기 ) 거리계전기고장점의전기적거리가일정치이내에있을때동작하는계전기 옴계전기 임피던스계전기 모계전기 동작원리상의분류 1) 전자형 가동코일형 가동철심형 유도형 전류력계형 전동기형 2) 정지형 3) 디지털형 (4) 보호계전방식 1) 발전기보호 고정자권선단락차동보호 IEEE 용량 : 1,000kVA 이상은전압등급에관계없이전압 : kv 이상은용량에관계없이 2.2kV 이상으로 01kVA 이상의발전기에적용 14

16 과전류차동보호계전방식 G Ie1 IP IP Ie2 Ie1-Ie2 변류기제작상의차이및계전기에연결된제어케이블에의한불평형부하로인하여전류불평형발생, 고감도, 고속도가어렵다. 비율차동보호계전방식 G Ie1 IP IP Ie2 차동 ( 동작 ) 코일 Ie1-Ie2 억제코일 - 일정비율차동계전기 (Constant Percent Differential Relay) 억제전류에대한차동전류의비가일정 - 가변비율차동계전기 (Variable Percent Differential Relay) 억제전류의크기가증가할수록계전기가동작하는데필요한차동전류가비례하여증가하지않고더많이증가하므로외부의큰사고에는둔감하고경미한내부사고에도민감하게검출 Slope은억제전류 ( 통과전류 ) 에대한동작전류 ( 차동전류 ) 의비발전기에서는보통 ~10% 전압차동보호계전방식심한외부사고시비율차동보호계전방식에서사용된변류기가포화되어계전기가오동작할우려가있을때계전기양단의전압이일정한값이상일때동작 1

17 고정자권선의지락보호 발전기중성점의접지방식종류 직접접지 발전기의영상임피던스가초기과도리액턴스보다작기때문에발 전기단자에서의지락사고전류는 3상단락전류보다커져과다한전류로인하여고정자권선및철심에손상을줄가능성이높다. 리액터접지 1선지락전류의크기를 3상단락전류의 2% 이상되도록유도성리액터설치. 접지변압기접지 발전기가성형이아니거나어떤이유로접지가불가능한경우 Zig-Zag 또는 Y- 변압기사용. 1선지락전류의크기가 3상단락전류의 2% 이상되도록선정. 소호리액터방식 1선지락사고시소호리액터에의한유도성전류와선로의용량성전류가같아지도록한방식 변성기 (PT) 접지 고리액턴스접지방식과비슷. 비접지방식과비슷한특성 저항접지 - 1 선지락전류를 A 로제한 배전용변압기접지 발전기중성점과대지사이에배전용변압기의 1차측을접속하고그 2차측에저항을연결. 변압기 1차측으로환산한접지저항값이크기때문에지락전류의크기는 ~1A로제한 비접지 1선지락사고시사고전류가거의흐르지않아사고점에서의손상을가장확실히경감할수있으나건전상에과전압을유기하며사고검출이어렵다. 발전기중성점의접지방식선정 16

18 - 단위식발전기 G NEUTRAL DEVICE TO AUX 저항접지방식채용 분기선없는공통모선에 2 대이상의발전기가연결된경우 G NO.1 GEN G NO.2 GEN TO AUX NEUTRAL DEVICE NEUTRAL DEVICE 저항또는리액터접지 발전기용량에무관하게접지구성 17

19 G SA NO.1 GEN G SA NO.2 GEN TO AUX 운전되고있지않는발전기는중성점으로부터격리할수있는장치가필요. 발전기용량이다른경우접지장치용량선정이어렵다. 발전기가비접지로운전될경우에개폐써어지보호용써지보호장치필요. - 분기선이있는모선에 1 대의발전기가연결된경우 G GEN SA GRDG TR NEUTRAL DEVICE TO AUX 18

20 접지변압기를사용하지않고저항을사용하여발전기를접지하는방식은발전 기가계통에서분리되었을때분기선이비접지로운전되므로사용되지않음. - 분기선이있는공통모선에 2 대이상의발전기가연결된경우 G SA NO.1 GEN G SA NO.2 GEN GRDG TR RESISTOR TO AUX - 분기선이있는공통모선에 2 대이상의발전기가연결된경우 G NO.1 GEN G NO.2 GEN TO AUX NEUTRAL DEVICE NEUTRAL DEVICE 분기선에접지점을제공하기위해적어도 1대의발전기는항상계통에연결되어있어야한다는제약이있음. 19

21 계자상실보호 동기발전기는운전중계자자속필요, 계자자속상실시발전기는진상운전유도발전기로운전되고탈조됨. 불평형전류보호차단기의결상트립및선로단선사고를포함한불평형사고 대부분차지부하의불평형및계통임피던스의불평형 부족주파수보호계통주파수저하시고유진동주파수를가진터빈날개가저압터빈종단날개의공진에의해진동이급격히증가하여결국피로에의한균열발생 과여자보호저압이증가하거나주파수감소시과여자상태로되어자속이철심을포화시키고철심과주변의도체에심한와류손을이르켜가열의원인 과전압보호정격 출력, 정격주파수및역율에서정격전압의 ±% 내에서연속운전. 역전력보호계통에병입되어운전중인발전기의원동기입력이감소하여무부하운전에필요한값이하가되면발전기는계통으로부터전력을받아동기전동기로운전 증기터빈 풍손에의한열이누적되어터빈과열. 20

22 BUS Reactive power into machine MACH VT I Synchronous condenser under excited operating area (I) Induction generator operation after loss of field Real power kw into machine Synchronous motor under excited Synchronous motor over excited (I) Leading VT (I) Lagging Real power kw into system Synchronous condenser over excited operating area Reactive power into system 원동기가동기속도로회전하고발전기에동력을공급하지않는상태에서발전기가동기전동기로운전되기위해필요한역전력을발전기 kw 정격의 % 로나타내면다음과같다. 복수기있는터빈 3% 복수기없는터빈 3+% 디젤엔진 2% 가스터빈 0% 수차 0.2~2+% 2) 변압기 차동보호 ( 주보호 ) 적용기준 IEEE ANSI C 한전설계기준 2401 : 2차측전압 2.4kV 이상용량 1,000kVA 이상 : 용량 10MVA 이상 : 용량 10MVA 이상 21

23 유용한 Percent slope : 1 ~ 60% 적용시주의사항 - 위상각보정 Y- 결선 TR의 1차, 2차전류간 30 의위상차가있으므로 Y측변류기는, 권선측변류기는 Y로결선 - 전류치보정 AUX TR이나전류보정탭사용 - 변류기오차와비율특성 - 여자돌입전류에의한오동작방지 정정비율 > 최대탭절환기오차 + 최대 % 불일치 + 최대변류기, 변류비오차 + 여유 탭절환기오차 : OLTC 전변환탭 (%) 범위의 1/2 NLTC 0 변류비오차 : 10% 탭의부정합율 탭의부정합율 (%) = 일반적으로 % 변류기 2차전류의비 정정탭의비 100 정정탭의비 여유 : % 총오차가 20% 를넘지않으면 2% 에정정하고 20% 를초과하고 3% 를넘지않으면 40% 에정정하나일반적으로 2% 에정정 22

24 예 비율차동계전기 i1 m 보조변류기 n i2 66kV I1 I2 6.6kV CT 1 10/ CT / TR 10MVA 66kV/6.6kV I 1 = I 2 = = 87. (A) = 87 (A) 1차측변류기 2차회로전류 i 1 = 차측변류기 2차회로전류 i 2 = = 2.92 (A) = 4.38 (A) i 1 < i 2 이므로보조변류기는 2차측변류기회로에삽입한다. n i 보조변류기의권수비 = = = = m i 보조변류기가 100 턴으로 턴마다탭을갖고있다면 n = 6를선정한다. 이때부정합율은다음과같이계산한다 부정합율 = 100 = 3.2 (%) 0.6 총오차 = 탭절환기오차 + 변류비오차 + 탭부정합율 + 여유 = 10% + 10% + 3.2% + % = 28.2% 따라서 30% 에정정한다. 23

25 과전류보호 ( 후비보호 ) 1차측적용계전기 순시요소부과전류계전기여자돌입전류에동작하지않도록정정 정정 한시요소 IEEE : 전부하전류의 10~200% ANSI C : 변압기 OA 정격의 200~300% 순시요소 ANSI C : 변압기 2 차측 3 상단락사고시변압기통과전류 ( 대칭전류 ) 의 17% (12~200%) IEEE : 변압기 2차측 3상단락사고시변압기통과전류 ( 대칭전류 ) 의 17% (12~200%) (3상단락전류의비대칭분 = 대칭전류의 160%) 1.1( 여유 ) 2 차측 적용계전기 순시요소가없는과전류계전기 2차측모선단락보호및피더후비보호용 정정한시요소 IEEE : 전부하전류의 10~200% 모선정격전류의 100% 과전류계전기적용시주의사항 - 1차측변압기여자돌입전류이상 IEEE 여자돌입전류 : 변압기전부하전류의 8~12배 24

26 변압기 Through Fault Protection Curve 하단 변압기 2 차측최소상간단락전류에 Pick up - 2 차측 모선에연결된전동기중용량이가장큰전동기가다른모든전동기가운전중에있을때기동할수있도록탭선정 예 00/ 1000/ 0/1 TR 8000kVA 13.8kV/6.9kV 1 6.9kV, 1000A 1000kVA kVA CONT. LOAD 기동전류 41A 전부하전류 37.3A 전부하전류 28.3A 전부하전류 8.7A 부하전류 87.47A 연속운전전류 (I cont ) = ( )0.9= (A) 기동전류 (I an ) : 41 (A) I an + I cont = = (A) 적절한변압기용량 : = 7,98 kva Select 8,000kVA ( 직입기동시 ) 2차변류기비 = = 따라서 1000/로선정 2

27 과전류계전기 Pick up current : = 3.82 (A) 1 CT ratio Select A ( 모선전류용량고려 ) 1 = 계전기 1 차전류 : 1,000 8, = = 1000 (A) ( 변압기전부하전류의 149%) 변압기 1차측 변류기선정 : 10% 변압기전부하전류 = = 02 (A) Select 00/ 계전기한시요소정정 : 1000 Select = (A) 00 (A) 계전기 1 차전류 : 00 8, = = 00 ( 변압기전부하전류의 149%) 1, 2 차전류정정치비고 1 차 : 00 2 차 : 1000 (A) = 1000 (A) (6.6kV 기준 ) 26

28 순시요소의정정 변압기 % 임피던스를 6% 로가정하면 변압기 2 차고장전류의크기는 Is = (ka) 이상되도록선정 00 = 94 (A) 지락보호 권선의지락보호 잔류회로에의한방식 A B C 3-CT 1N a b c 이방식은변류기의포화및여자돌입전류에의해오동작할수있다. 지락전류의크기가큰계통이적합하다. 간선회로에적합하며대용량전동기기동회로적용시주의가요망된다. 27

29 영상변류기에의한방식 ZCT 1G 1kV 이하계통 Y 권선의지락보호 지락차동계전방식 87G ( 지락방향계전기 ) 차동요소 극성요소 Restrict Earth Fault R 28

30 3) 전동기 전압 2000Hp 이상 : 13.8kV 20Hp ~ 170Hp : 4.16Kv 보호계전기방식 27 : Under voltage relay 47 : Phase sequence relay ZCT G : Thermal over load relay 1 : Over current relay 0G : Instantaneous over current ground relay M 0 : Instantaneous over current relay 100Hp 이하 46 : Current balance relay 87 : Differential relay ZCT 0G 87 RTD M 100Hp 이상 29

31 추천정정치 계전기기구번호 49/0 0/1 0G 47/ 정정비고 Service factor 1.1인전동기 : 전부하전류의 1.0 Service factor 1.0인전동기 : 전부하전류의 90%, 과부하보호용일반적으로 11% (IEEE 288) 순시요소 (0) 는구속전류의 2배 구속전류의 0% 에시간지연은전동기기동시간보다길게 순시요소 (0) 는구속전류의 2배 kV 1차측기준, 20A 13.8kV 1차측기준, 30A 0/ ZCT TD 0.1 V 2 = %, TD = 0.1 부족전압은 7~80% 100Hp 이상의전동기에적용 2차정격전류의 1% 13.8kV는 2000Hp 이상 4.16kV는 100Hp 이상 Slope : 10 ~ 20% MOTOR THERMAL LIMIT CURVE T CABLE FAULT WITHSTAND CURVE ( 고장지속시간 0. 초 ) 기동시간 49 or 1 0 전부하전류 기동전류 I Pick up current 30

32 4) 소내지락보호계전방식 1N 0/1 R MAIN DIST. BD 0/1 0N 1N 0/1 0/1 1N 0N ZCT 0G SUB DIST. BD M 0/1 0/1 ZCT 0G ZCT 0G M 1N 31

33 접지방식 계통의접지방식에대한비교 항 목 비접지방식 직접접지방식 저항접지방식 지락시건전상에나타나는전압 매우큰이상전압이발생한다. 상시와변함없다. 선간전압정도의전압이발생한다. 변압기등의절연 계통의전압보다훨씬높은절연레벨을요한다. 계통의전압과같은절연레벨을요한다. 계통의전압보다다소높은절연레벨을요한다. 다중지락사고의가능성 매우높다. 매우낮다. 낮다. 지락전류의크기 매우적다. 매우크다. 크다. 지락사고의검출 매우어렵다. 매우용이하다. 용이하다. 지락사고시의일정시간동안가능전원공급하다. 즉시정전된다. 즉시정전된다. 계통의운전 계전기적용이곤란 하여 매우 불리하 매우용이하다. 용이하다. 다. 접지장치및보호장치의설치비용 매우적다. 보통이다. 매우많다. 접지저항의정격전류산정방법 고압간선에설치된 CT의 1차측정격 4000A 3000A 2000A 1000A 접지저항의정격전류 2000A 100A 1000A 00A 접지저항의정격시간 : 10 초혹은 30 초 32

34 정정치산정고압간선잔류회로 (3CT S) 에한시과전류계전기 (1N) 를연결하여지락발생시인입차단기를동작시킨다. 전류정정치는일반적으로 200~1,200A 정도에정정하나다음표에의하기도한다. 변류기의 계전기의전류정정치 1차측정격 잔유회로에연결된계전기 (1N) 영상변류기에연결된계전기 (1G) 4,000A 3,000A 2,000A 200A 10A 100A 100~10A 60~120A 40~60A 1N의전류정정치 : 변류기정격의 %~10% 고압간선에서의지락보호는변압기중성점에서의지락보호와중복되므로지락보호를하지않는경우도있다. 변압기중성점및간선차단기사이변압기중성점및간선차단기사이에설치되는지락차동계전기는동일계통의다른계전기들과보호협조를할필요가없으므로변압기중성점과간선사이에서발생되는지락을매우신속하게보호할수있다. 일반적으로동일계통의여러단계의지락보호협조가실시된경우와변압기로부터주모선가지의거리가멀거나많이노출된경우에적용한다. 전동기휘더영상변류기 (ZCT) 와순시과전류계전기 (0G) 적용 4.16kV (6.6kV) 20A 13.8kV 30A Time delay 0.1초 변압기휘더변압는 -Y로결선되므로전동기휘더와동일하게적용한다. 33

35 ) 저압계통보호계전방식 변압기 1차보호 NEC 40-3 Fuse : 변압기 1차정격전류의 20% 이내 - 경제적이고보수가용이 - 3상계통에서 1상만의휴즈가개방되면결상운전위험이있고변압기내부사고나장시간의과부하보호에신뢰도가낮다. 차단기 : 변압기 1차정격전류의 300% 이내한시 : 변압기 OA정격의 200~ 300% Time dial은 TR Fault Withstand Curve 아래에놓이도록순시 : 저압측 3상단락사고및변압기여자돌입전류에동작하지않도록동작치를변압기 2차측단락사고전류의 1.7배 ( 단락시비대칭전류 + 여유 ) 변압기 2차측한시 : 변압기 OA정격의 10~ 20% Time dial은전후차단기와협조휘더의가장큰전동기를제외한전부하전류 + 가장큰전동기기동전류 저압반 저압반에서분기되는휘더의보호장치정정기준 전동기휘더모타콘트롤센터휘더 S.F = 1.0, 1.2 전부하전류픽업 LT S.F = 1.1, 1.3 전부하전류 시간지연 기동시트립되지않는범위에서최소 Time Band IT 픽업 2 기동전류 0G 픽업 고압소내지락보호계전방식과동일 LT 픽업 1.2 MCC 최대수요전류시간지연전위, 후위보호장치와보호협조되도록선정 ST 픽업 (MCC 최대수요전류 + 가장큰전동기기동전류 ) 1.1 시간지연 0.1초 Time Band ( 전위순시트립장치와협조 ) 1G 픽업고압소내지락보호계전방식과동일시간지연고압소내지락보호계전방식과동일 34

36 저압계통지락보호 로드센타변압기 R1 C3-1 R2 C2 C1 C3-2 R3 로드센타모선 C4 R4 C R C6 R6 M MCC C7 R7 C8 R8 M 로드센타의 MCC 휘더영상변류기와한시지락과전류계전기 (1G) 적용한시지락과전류계전기 (1G) 는 MCC에서지락계전기를설치하지않는피이더의상보호장치들중차단정격이가장큰보호장치와보호협조한다. 일반적으로 120A 정도에정정하며동작시간은오동작하지않는한가장낮게정정한다. 저압간선변압기중성점에서의지락보호와중복되므로지락계전기를설치하지않는다. 저압간선에지락보호계전기를설치할경우 3CT의잔류회로에한시과전류계전기 (1N) 설치하고하단의 MCC 휘더에설치한 1G와보호협조한다. 변압기중성점로드센타의 MCC 휘더에설치된계전기 (1G) 와보호협조를위하여전류정정치는 1G의정정치와같거나다소높게하며시간정정치는최대지락전류에서 1N과협조시간간격을둔다. 3

37 변압기중성점및간선차단기사이 지락차동계전기를설치하지않는다. MCC 에서분기되는휘더 1Hp 이상의전동기휘더와 30AT 이상의비전동기휘더에는영상변류기와순시지락과전류계전기 (1G) 를설치하고약 ~10A에정정한다. 6) 저압간선의굵기및보호장치 간선 Ia IM IH M 전열기 전선굵기 I M < I H 일때간선전선굵기는 I a = I M + I H 이상 I M < 0A, I M > I H 일때 I a = 1.2I M + I H I M > I H, I M > 0A 일때 I a = 1.1I M + I H 보호장치 3I M < I H 이하 2.I a < 3I M + I H 일때 2.I a 36

38 3. 보호협조 각계전기들간의동작시간간격 (S) S = T B + T R + T S T B : 하단에설치한차단기의동작시간, 0.08초 T R : 계전기의관성동작시간, 0.1초 T S : Safety factor, 0.12~0.22초유도원판형 : 0.3 ~ 0.4초정지형 : 0.2 ~ 0.3초 2000/ 1 6.6kV 20/ 3000/ 2 TR 2000kVA 6.6kV/41V 3 41V 800/ 800/ 4 300/ 6 37

39 (1) Relay 6 의계산 Load 10kVA, I N = 208(A), 3 상단락전류 21,000(A) 라면 한시요소 Pick up current = = 3.98(A) 300 Select A, Primary current = = 300(A) - Plug setting multiplier = 21, Tripping time required : 0.1 sec = 70 ANSI 형의 very inverse time 형이라면 Tripping time = TMS [ ] 로부터 I 2 ( ) 1 I PU 0.1 TMS = = I 2 ( ) I PU TMS = Actual tripping time = 0.2 [ ] = 0.1 sec CURVE 공식 T = D[ I ( I PU A ) P + 1 B ] 형 식 개 요 P A B 비고 ANSI MOD Moderately inverse ANSI VERY Very inverse ANSI X TRM Extremely inverse IEC-A Normal inverse IEC-B Very inverse IEC-C Extremely inverse IEC-D Definite time

40 순시요소 Pick up current = = 30(A) 300 Primary current = 30 = 1,800(A) (2) Relay 의계산 부하 400kW, I N = 696(A), 3 상단락전류 21,000(A) 한시요소 Pick up current = =.0(A) 800 Select A, Primary current = = 800(A) - Plug setting multiplier = 21, = 26.2 Tripping time required : = 0.4 sec Tripping time = TMS [ ] 로부터 I 2 ( ) 1 I PU 0.4 TMS = = I 2 ( ) I PU TMS = Actual tripping time = 0.8 [ ] 순시요소 = 0.41 sec (3) Relay 4 의계산 Relay 와동일, 단순시만정정 순시요소 Pick up current = = 30(A) 800 Primary current = 30 = 4,800(A) 39

41 (4) Relay 3 의계산 변압기용량 : 2,000kVA, 6.6kV/41V, I NS = 2,666.6(A) BUS 전류용량 최대 3 상고장전류 : 3,000(A) : 30,000(A) 최대전동기기동전류 : 00(A) 부하전류 00+1,98 = 2,48(A) : 1,98(A) 한시요소 Pick up current = 1.1 2,48 3, 000 순시요소 3, 000 Select A, Primary current = - Plug setting multiplier = 30,000 3,000 = 10 = 4.7(A) 고장전류 30,000(A) 에서 Relay 4 의동작시간 [ ] = 0. sec 이므로 Tripping time required : = 0.8 sec 0.8 Time Multiplier setting = = TMS = Actual tripping time = 1.2 [ ] = 3,000(A) = 0.8 sec () Relay 2 의계산 변압기용량 : 2,000kVA, 6.6kV/41V, I NP = 17(A) 변압기 2차측고장전류의 1차측환산전류 30, CT ratio = 20/ 한시요소 Pick up current = 30, = 3.77(A) 20 Select 4A, Primary current = 4 = 200(A) = 1,886(A) 200 = 1.14 ( 변압기전부하전류의 114%) 17 40

42 - Plug setting multiplier = 1, Tripping time required : 0.8 sec = Time Multiplier setting = = TMS = Actual tripping time = 1.2 [ ] 순시요소 Pick up current = 1.7 1, Select 7A 20 Primary current = 7 = 3,70(A) = 66(A) = 0.8 sec (6) Relay 1 의계산 최대용량전동기기동전류 연속부하전류 = 1,700(A) 고장전류 : 800(A) : 900(A) : 10,000(A) 한시요소 Pick up current = 1.1 1,700 2, 000 2, 000 Select A, Primary current = - Plug setting multiplier = 1,000 2,000 = 7. = 4.88(A) = 2,000(A) 고장전류 1,000(A) 에서의 6.6kV BUS 인출휘더의 Tripping Time 은 t = 1.0 [ ] = 0.84 sec Tripping time required : = 1.14 sec 1.14 Time Multiplier setting = = TMS = Actual tripping time = 1.4 [ ] = 1.2 sec 41

43 3 T I 42

44 참고문헌 1. IEEE 242 Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power System 2. IEEE 288,ANSI C37.92 Induction motor protection 3. IEEE 88,ANSI C37.96 Guide for ac motor protection 4. IEEE 273,ANSI C37.91 Protective relay applications to power transformers. Westing house Applied Protective Relaying 6. The art of science of protective relay, C. Russell mason 7. 보호계전기술의상식, 전기서원 ( 일본 ) 8. CO-GENERATION 보호계전기술자료집일본미쓰비시 9. 보호계전기응용기술, 한국전력공사 10. 보호계전기실무 1,2 한국전력공사 11. 타사발전기병렬운전연계선로보호업무지침, 한국전력공사 12. 원자력발전소표준화설계를위한조사용역보고서 13. 전기설비기술계산핸드북, 기다리출판사 14. 보호계전시스템기술신대승저기다리출판사 연구회 : 전력계통보호기술연구회 43

REVIEW CHART

Rev.6, 29. June 2015 보호및절연협조 2015. 06. 29 한국철도시설공단 REVIEW CHART 1 2 Ω 3 4 5 6 단락보호과전류방식 단락보호 지락보호비율차동방식 단락보호과전류방식 지락보호지락과전류 7 8 9 10 I inrush FLA 배at sec 11 12 I pickup Slope P I n 여기에서 I n 변류기 차정격전류