부정상열 릴레이

정의

부호 순서 계전기 또는 불균형 위상 계전기는 전기 시스템을 부호 순서 구성 요소로부터 보호하도록 설계되었습니다. 그 주요 기능은 단상-단상 고장으로 인해 발생하는 불균형 부하로 인한 발전기와 모터를 보호하는 것입니다. 이러한 고장이 발생할 때 부호 순서 구성 요소는 전기 기계에서 과열과 기계적 스트레스를 유발하여 적절히 처리되지 않으면 심각한 손상을 초래할 수 있습니다.

작동 원리 및 특징

부호 순서 계전기는 전기 시스템에 존재하는 부호 순서 구성 요소에만 선택적으로 반응하는 특수 필터 회로를 포함하고 있습니다. 부호 순서 구성 요소로 인한 상대적으로 작은 크기의 과전류조차도 위험한 작동 조건을 만들 수 있으므로 계전기는 낮은 전류 설정으로 구성되어 미세한 불균형을 감지하고 즉시 대응하여 큰 문제로 악화되기 전에 해결할 수 있습니다.

부호 순서 계전기는 접지되어 있지만, 이 접지는 주로 단상-대지 고장을 방지하기 위한 것입니다. 그러나 이는 직접적으로 단상-단상 고장을 완화하지는 않습니다. 대신, 이러한 고장의 증상인 부호 순서 구성 요소를 감지하고 적절한 보호 조치를 트리거하는 역할을 합니다.

구성

아래 도면은 부호 순서 계전기의 구성을 나타내고 있습니다. Z1, Z2, Z3, Z4로 표시된 네 개의 임피던스가 브릿지 구성을 통해 상호 연결되어 있습니다. 이러한 임피던스는 보호 대상 시스템에서 전류를 샘플링하는 전류 변압기에 의해 에너지가 공급됩니다. 계전기의 작동 코일은 이 브릿지 회로의 중간점에 연결됩니다. 이 특정 배열은 브릿지 팔 사이의 전압 차이를 분석하여 부호 순서 구성 요소의 존재와 크기를 정확하게 감지함으로써 전기 시스템을 보호하기 위한 신뢰성 있고 정밀한 작동을 가능하게 합니다.

부호 순서 계전기 회로에서 Z1과 Z3는 순수 저항 특성을 나타내며, Z2와 Z4는 저항적이고 유도적 특성을 모두 가지고 있습니다. Z2와 Z4의 임피던스 값은 이를 통해 흐르는 전류가 Z1과 Z3를 통과하는 전류보다 60도 지연되도록 세심하게 조정됩니다.

전류가 A 접점에 도달하면 I1과 I4라는 두 가지 분기로 나뉩니다. 특히, I4 전류는 I1 전류보다 정확히 60도 지연됩니다. 이 특정 위상 차이 관계는 부호 순서 계전기의 적절한 작동에 근본적이며, 이를 통해 전기 시스템 내의 부호 순서 구성 요소를 정확하게 감지하고 대응할 수 있게 합니다.

비슷하게, B 위상에서 C 접점에서 I3와 I2라는 두 개의 동등한 구성 요소로 분리되며, I2는 I3보다 60º 지연됩니다.

I4 전류는 I1보다 30도 지연됩니다. 마찬가지로, I2는 IB보다 30도 지연되며, I3는 같은 30도 만큼 IB보다 앞섭니다. B 접점을 통과하는 전류는 I1, I2, 그리고 IY의 대수 합과 같습니다. 이 정확한 각도 관계와 B 접점에서의 전류 합산은 부호 순서 계전기의 적절한 작동에 필수적이며, 이러한 전류들 사이의 위상과 크기 차이를 분석하여 전기 시스템 내의 불균형 상태를 정확하게 감지할 수 있게 합니다.

양호 순서 전류의 흐름

평형 상태의 부하에서 양호 순서 구성 요소를 나타내는 위상도는 아래 도면에 표시되어 있습니다. 부하가 평형 상태인 경우, 부호 순서 전류는 존재하지 않습니다. 이러한 상황에서 계전기를 통과하는 전류는 다음 방정식으로 설명할 수 있습니다. 이 관계는 전기 시스템의 정상 작동과 보호 기능을 이해하는 데 기본적입니다.

평형 상태 하의 작동

따라서, 계전기는 평형 상태의 전기 시스템 작동 중에도 활성화되어 잠재적인 이상을 지속적으로 모니터링하고 대응 준비를 유지합니다.

부호 순서 전류의 흐름

위 도면에서 볼 수 있듯이, I1과 I2 전류는 크기가 동일합니다. 그들의 동일하고 반대되는 성질로 인해 서로 상쇄됩니다. 결과적으로, 오직 IY 전류만 계전기의 작동 코일을 통과합니다. 심지어 작은 과부하라도 빠르게 심각한 시스템 문제로 악화될 수 있으므로, 계전기의 전류 설정은 일반적인 전체 부하 등급 전류보다 낮게 유지됩니다. 이 민감한 조정은 계전기가 부호 순서 구성 요소로 인한 불균형 상태를 신속하게 감지하고 대응할 수 있게 합니다.

영 순서 전류의 흐름

영 순서 전류의 경우, I1과 I2 전류는 60도의 위상 차이를 가집니다. 이러한 두 전류의 합은 IY 전류와 위상이 일치합니다. 따라서 계전기의 작동 코일은 영 순서 전류의 정확히 두 배의 크기의 총 전류를 경험합니다. 전류 변압기를 델타 구성을 통해 연결하면, 계전기는 영 순서 전류에 대해 작동하지 않게 됩니다. 이 델타 연결 설정에서는 영 순서 전류가 계전기를 통과하지 않으며, 시스템의 보호 요구사항에 따라 특정 유형의 고장 전류를 선택적으로 필터링하거나 우회할 수 있는 방법을 제공합니다.

유도형 부호 순서 계전기

유도형 부호 위상 순서 계전기의 구조는 유도형 과전류 계전기와 매우 유사합니다. 알루미늄 코일로 제작된 금속 디스크가 상부 전자석과 하부 전자석 사이에서 회전합니다.

상부 전자석에는 두 개의 권선이 장착되어 있습니다. 상부 전자석의 주 권선은 보호 대상 선에 연결된 전류 변압기(CT)의 2차측에 연결되어 있으며, 상부 전자석의 2차 권선은 하부 전자석의 권선과 직렬로 연결됩니다.

중앙 탭핑이 있어 계전기의 주 권선은 세 개의 단자를 가지고 있습니다. R 위상은 CT와 보조 변압기를 통해 계전기의 상부를 에너지화하며, Y 위상은 계전기의 하부를 에너지화합니다. 보조 변압기는 출력이 120º 지연되도록 특별히 조정되어 있습니다.

양호 순서 전류 하의 작동

양호 순서 전류가 있을 때, IR과 IY 전류가 계전기의 주 권선을 통해 반대 방향으로 흐릅니다. I’R과 I’Y 전류는 크기가 같습니다. 이 균형 잡힌 전류 흐름은 계전기가 비활성 상태를 유지하도록 합니다.

부호 순서 전류 하의 작동

고장이 발생할 때, 부호 순서 전류 I가 계전기의 주 권선을 통해 유도됩니다. 이 부호 순서 전류는 계전기 내의 균형을 깨뜨리고, 계전기의 작동과 후속 보호 조치를 유발하는 일련의 사건을 시작합니다.

고장 전류의 크기가 계전기의 사전 설정 값보다 클 때 계전기는 작동을 시작합니다. 이는 고장 전류가 계전기에 대한 특정 임계값을 초과할 때, 계전기가 작동하여 전기 시스템 내에서 보호 기능을 수행한다는 것을 의미합니다.