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[배전설비의 유지 및 보수 대책 ④] 비접지계 배전 선로의 지락 보호

2013-08-02

[배전설비의 유지 및 보수 대책 ④] 비접지계 배전 선로의 지락 보호 고압 수전 설비나 특별 고압 자가용 전기 공작물 등과 같은 특별고압 주변압기 이차 측의 비접지계 배전 선로에서 일어나는 지락 사고의 보호 강조를 검토하려면, 모선 지락 특성 시험 등을 통해 Bank나 각 피드의 충전 전류를 아는 것에서부터 시작해야 한다. 이 장에서는 비접지계 배전 선로에서의 사고 현상과 지락 방향 계전기의 정정 등을 설명한다. 번역·정리 전화영 객원기자 특별 고압 자가용 전기 공작물 등과 같은 특별고압주변압기 이차 측의 비접지계 배전 선로에서 지락 사고가 발생하면 해당 피더Feeder와 다른 피더의 정전 용량이나 EVT(<사진 1>, <참고 1, 2> 참조) 등에 지락 전류(Ig)가 흐르는 한편, 영상전압도 지락저항값의 영향을 받아 복잡한 현상이 일어난다. 이러한 현상과 지락 방향 계전기의 정정整定등을 이론적으로 해설한다. 지락 현상 <그림 1>의 주 변압기 이차 측의 비접지계 배전선으로부터 전력을 공급 받는 서브 변전소에서 지락 사고가 발생했을 때의 등가 회로는 <그림 2>와 같다. 한편, 제한 저항(<사진 2>, <참고 3> 참조)은 중성점 이상 진동 등 불안정한 현상을 제어하고, 제3고조파의 영향이 지락 보호 계전기에 미치지 않게 하려는 목적이 있다. 유효분 전류 In은 다음과 같다. <그림 2>의 등가 회로에서 영상 전압(V0), 지락 전류(Ig)는 다음과 같다. <그림 2>의 임피던스 Z는 일선 지락 전류(Ig)는 여기서 RN은 C분에 비해 상당히 크기에 지락 계전 시스템 일반적인 특별 고압 변전소의 이차 측 지락 배전 시스템은 <그림 4>와 같이 돼 있다. <사진 3, 4>는 지락 과전압 계전기(64V)와 지락 방향 계전기(67)의 외관이다 모선 지락 특성 <그림 5>는 비접지계 배전 선로의 지락 보호 장치의 인공 지락 시험 회로도(모선 지락 특성)를 나타낸 것이다. 시험 장치로는 OCR이나 어레스터를 설치하고, 이상 시에는 테스트용 CB를 차단하는 것이 효과가 있다. 모선 지락 특성 시험은 인공 지락 시험 처음에 행하는 것으로, 모선에 12~3㏀의 지락을 발생시켜 V0와 Ig가 어떻게 변해 가는지를 알아보는 시험이다. 목표값에 대한 V0와 완전 지락 시의 Ig 등을 산출한다. <그림 6>은 모선 지락 특성 시험의 사례를 소개한 것으로, 흰 상의 지락 저항 목표값을 6000Ω으로 하면 64V 설정은 4.26V가 된다. 또한, 64V 설정을 4.26V로 설정하면, 붉은 상은 6200Ω, 푸른 상은 7000Ω에서 동작하며, 감도는 6000~7000Ω이 된다. <그림 6>에서 완전 지락 시 Ig는 25.8A가 된다. 위상 특성 시험 DGR(67)은 방향 특성을 가지며, V0에 대해 I0가 어느 방향으로 향하는지, 목표값에 대해 확실히 동작하는지를 알아본다. <그림 7>은 위상 특성 시험의 결과(예)로, 6000Ω 지락에서는 확실히 동작한다. 고압 수전 설비나 특별 고압 자가용 전기 공작물 등과 같은 특별고압주변압기 이차 측의 비접지계 배전 선로에서 일어나는 지락 사고의 보호 강조를 검토하려면, 모선 지락 특성 시험 등을 통해 Bank나 각 피드의 충전 전류를 아는 것에서부터 시작해야 한다. 잔류 영상 전압이 있으면, 모선 지락 특성 시험의 결과로부터 지락 과전압 계전기(64V)의 설정 검토를 통해 지락 과전압 계전기가 동작하는 각 상의 지락 저항값(동작 감도)이 결정된다. 지락 과전압 계전기의 접점으로 시작되는 타이머는 보통 0.5초 정도로 설정한다. 지락 방향 계전기(67)의 전압 설정(영상)은 지락 과전압 계전기의 전압 설정(영상)보다 작거나 같은 크기로 설정된다. 고압 비접지계 배전 선로의 충전 전류가 커지거나 삼상의 대지 정전 용량의 균형이 깨져 잔류 영상 전압이 커지면 지락 보호 협조를 취하기 힘든 경향이 있는데, 계통의 모선 지락 특성과 위상 특성을 충분히 검토해 지락 계전기를 설정할 필요가 있다. < Energy News >