전선 또는 피더 보호란 무엇인가요

라인 또는 피더 보호란?

송전선 보호 정의

송전선 보호는 전력선에서 고장을 감지하고 격리하여 시스템의 안정성을 유지하고 손상을 줄이는 일련의 전략입니다.

시간 등급 과전류 보호

이것은 단순히 전력 송전선의 과전류 보호라고도 할 수 있습니다. 시간 등급 과전류 보호의 다양한 방식에 대해 논의해보겠습니다.

방사형 피더의 보호

방사형 피더에서는 전력이 소스에서 부하로 한 방향으로만 흐릅니다. 이 유형의 피더는 정확한 시간 계전기 또는 역시간 계전기를 사용하여 쉽게 보호할 수 있습니다.

정확한 시간 계전기로 라인 보호

이 보호 방식은 매우 간단합니다. 여기서 전체 라인은 여러 섹션으로 나누어지고 각 섹션에는 정확한 시간 계전기가 제공됩니다. 라인 끝에 가장 가까운 계전기는 최소 시간 설정을 가지며, 다른 계전기의 시간 설정은 소스 쪽으로 점진적으로 증가합니다.

예를 들어, 아래 그림에서 A점에 소스가 있다고 가정하겠습니다

D점에서 CB-3 회로 차단기는 0.5초의 정확한 시간 계전기 작동 시간으로 설치되어 있습니다. 계속해서 C점에서 CB-2 회로 차단기는 1초의 정확한 시간 계전기 작동 시간으로 설치됩니다. 다음 CB-1 회로 차단기는 B점에 설치되며, 이는 A점에 가장 가깝습니다. B점에서, 계전기는 1.5초의 작동 시간으로 설정됩니다.

이제 F점에서 고장이 발생한다고 가정합시다. 이 고장으로 인해 고장 전류는 모든 전류 변환기(CT)를 통해 흐릅니다. 그러나 D점에서 계전기의 작동 시간이 가장 짧으므로, 해당 계전기와 연결된 CB-3이 먼저 작동하여 고장 구역을 라인의 나머지 부분에서 격리합니다.

CB-3이 어떤 이유로 작동하지 않는 경우, 다음으로 더 긴 시간 설정을 가진 계전기가 작동하여 연관된 CB를 트립시키게 됩니다. 이 경우, CB-2가 트립됩니다. 만약 CB-2도 트립하지 않는다면, 다음 회로 차단기인 CB-1이 트립하여 라인의 주요 부분을 격리합니다.

정확한 시간 라인 보호의 장점

이 방식의 주요 장점은 간단함입니다. 두 번째 주요 장점은, 고장 시 고장 지점에서 소스 쪽으로 가장 가까운 CB만이 특정 위치의 라인을 격리하기 위해 작동한다는 것입니다.

정확한 시간 라인 보호의 단점

라인에 많은 섹션이 있는 경우, 소스에 가까운 계전기는 더 긴 지연 시간을 가지므로, 소스 근처의 고장은 격리하는 데 더 오랜 시간이 걸리고, 이는 심각한 손상을 초래할 수 있습니다.

역시간 계전기로 과전류 라인 보호

방금 논의한 정확한 시간 과전류 보호의 단점은 역시간 계전기를 사용하여 쉽게 극복할 수 있습니다. 역시간 계전기에서는 작동 시간이 고장 전류와 반비례합니다.

위 그림에서 D점의 계전기의 전체 시간 설정은 최소이며, 이를 A점으로 향하는 점들에 대한 계전기의 시간 설정은 점진적으로 증가합니다.

F점에서 발생한 고장은 당연히 D점의 CB-3을 트립시킵니다. CB-3이 열리지 않는 경우, C점의 계전기의 전체 시간 설정이 더 크므로 CB-2가 작동됩니다.

소스에 가장 가까운 계전기의 설정 시간이 가장 길지만, 소스 근처에서 주요 고장이 발생하면 고장 전류와 반비례하여 작동 시간이 짧아져 더 빠르게 트립됩니다.

병렬 피더의 과전류 보호

시스템의 안정성을 유지하기 위해 소스에서 부하로 두 개 이상의 피더를 병렬로 연결해야 합니다. 어느 피더에서도 고장이 발생하면, 고장이 발생한 피더만 시스템에서 격리하여 소스에서 부하로의 공급 연속성을 유지해야 합니다. 이러한 요구 사항은 병렬 피더의 보호를 방사형 피더의 단순한 비방향성 과전류 보호보다 약간 더 복잡하게 만듭니다. 병렬 피더의 보호는 방향성 계전기를 사용하고 선택적 트립을 위한 계전기의 시간 설정을 조정해야 합니다.

소스에서 부하로 두 개의 피더가 병렬로 연결되어 있습니다. 두 피더 모두 소스 끝에 비방향성 과전류 계전기를 가지고 있으며, 이 계전기는 역시간 계전기여야 합니다. 또한 두 피더 모두 부하 끝에 방향성 계전기 또는 역방향 전력 계전기를 가지고 있습니다. 여기 사용되는 역방향 전력 계전기는 즉시 동작형이어야 합니다. 즉, 피더의 전력 흐름이 역방향으로 바뀌면 즉시 동작해야 합니다. 일반적인 전력 방향은 소스에서 부하로입니다.

이제, F점에서 고장이 발생한다고 가정합시다. 고장 전류는 If라고 하겠습니다.

이 고장은 소스에서 두 개의 병렬 경로를 갖게 됩니다. 하나는 CB-A를 통한 경로이고, 다른 하나는 CB-B, 피더-2, CB-Q, 부하 버스 및 CB-P를 통한 경로입니다. 아래 그림에서 명확히 보이듯이, IA와 IB는 각각 피더-1과 피더-2에 의해 공유되는 고장 전류입니다.

키르히호프의 전류 법칙에 따르면, I A + IB = If 입니다.

이제, IA는 CB-A를 통해 흐르고, IB는 CB-P를 통해 흐릅니다. CB-P의 전류 흐름 방향이 역방향으로 바뀌므로 즉시 트립됩니다. 그러나 CB-Q는 전류(전력) 흐름 방향이 바뀌지 않으므로 트립되지 않습니다. CB-P가 트립되면, 피더를 통해 IB 고장 전류가 더 이상 흐르지 않으므로 역시간 과전류 계전기의 추가 작동은 없습니다. CB-P가 트립된 후에도 IA는 계속 흐르며, 이로 인해 CB-A가 트립됩니다. 이렇게 함으로써 고장 피더는 시스템에서 격리됩니다.

차동 파일럿 와이어 보호

이것은 단순히 피더에 적용된 차동 보호 방식입니다. 여러 차동 방식이 라인 보호에 적용되지만, 메르츠 프라이스 전압 균형 시스템과 트랜슬레이 시스템이 가장 널리 사용됩니다.

메르츠 프라이스 균형 시스템

메르츠 프라이스 균형 시스템의 작동 원리는 매우 간단합니다. 이 라인 보호 방식에서는 라인의 양 끝에 동일한 CT가 연결됩니다. CT의 극성은 같습니다. 이러한 전류 변환기의 2차측과 두 개의 즉시 동작형 계전기의 동작 코일은 아래 그림과 같이 폐회로를 형성합니다. 이 회로에서는 파일럿 와이어가 CT의 2차측과 두 계전기 코일을 연결합니다.

그림에서 알 수 있듯이, 시스템이 정상 상태일 때는 두 CT의 2차 전류가 서로 상쇄되어 회로를 통해 흐르는 전류는 없습니다.

이제, 이러한 두 CT 사이의 라인 부분에서 고장이 발생하면, 한 CT의 2차 전류가 더 이상 다른 CT의 2차 전류와 같거나 반대가 되지 않으므로, 회로 내에 순환 전류가 발생합니다.

이 순환 전류로 인해 두 계전기의 코일이 연관된 회로 차단기의 트립 회로를 닫게 됩니다. 따라서 고장 라인은 양쪽 끝에서 격리됩니다.