110kV 송전선 자동재개폐 방법: 원리 및 응용

1. 서론

• 송전선 고장은 그 성질에 따라 일시적 고장과 영구적 고장으로 분류할 수 있습니다. 통계 자료에 따르면 대부분의 송전선 고장은 일시적(번개, 새 관련 사고 등)으로, 전체 고장의 약 90%를 차지합니다. 따라서 고장으로 인해 선이 단락된 후 재폐합을 시도하면 전력 공급 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 고장으로 트립한 회로 차단기를 자동으로 재폐합하는 기능을 자동 재폐합이라고 합니다.

• 자동 재폐합 후 회로 차단기가 복구되면: 일시적 고장이 해소되었을 경우(예: 번개가 지나갔거나, 고장을 일으킨 새가 떠났을 때), 보호 장치는 다시 작동하지 않으며, 시스템은 즉시 정상 작동으로 돌아갑니다. 영구적 고장이 있는 경우(예: 철탑 붕괴, 접지된 회로에 전원 공급), 재폐합 후에도 고장이 지속되고, 보호 장치가 회로 차단기를 다시 트립시킵니다.

• 자동 재폐합 방법에는 다음과 같은 것들이 포함됩니다:

• 선 무전압 검사

• 동기 검사(버스 전압과 선 전압 사이의 동일 상위 위상각 차이를 비교하여 지정된 범위 내에 있도록 하는 것)

• 선 무전압 및 버스 전압 존재 검사

• 버스 무전압 및 선 전압 존재 검사

• 선과 버스 모두 무전압 검사

• 검사 없는 재폐합

2. 선 무전압 검사와 동기 검사 재폐합

아래 그림에 표시된 MN 송전선에서, M 단말은 "선 무전압 검사" 재폐합 방법을 사용하고, N 단말은 "동기 검사" 재폐합 방법을 사용합니다.

MN 선에서 단락이 발생하여 양쪽 끝에서 3상 트립이 발생할 때, 선의 3상 전압은 0이 됩니다. 따라서 M 단말은 선에 전압이 없음을 감지하여 검사 조건을 만족하고, 재폐합 운용 시간 지연 후 폐합 명령을 발행합니다. 그 후, N 단말은 버스와 선에 전압을 감지하며, 동일한 이름의 상(보통 A상)의 버스 전압과 선 전압 사이의 위상각 차이가 설정된 허용 범위 내에 있음을 확인합니다. 이는 N 단말의 재폐합이 동기 조건을 만족함을 의미하며, 재폐합 운용 시간 지연 후 폐합 명령을 발행할 수 있습니다.

참고: 위의 운용 과정에서 선 무전압 검사 단말이 항상 먼저 재폐합함을 알 수 있습니다. 따라서 이 단말은 고장된 선에 재폐합하여 다시 트립될 수 있습니다. 결과적으로, 이 단말의 회로 차단기는 짧은 시간 내에 두 번 짧은 회로 전류를 차단해야 하므로, 비교적 엄격한 운용 조건을 가지게 됩니다. 동기 검사 단말은 선에 전압이 있고 동기 조건을 충족함을 확인한 후에만 재폐합하므로, 반드시 건강한 선에 재폐합하게 되어, 그 회로 차단기는 비교적 좋은 운용 조건을 가지게 됩니다. 부담을 균형있게 하기 위해, 두 단말의 선 무전압 검사와 동기 검사 기능을 주기적으로 교환할 수 있습니다.

회로 차단기의 "우발적 트립"을 수정하기 위해 재폐합을 가능하게 하기 위해서, 선 무전압 검사 단말에서도 일반적으로 동기 검사 기능을 활성화합니다. 그렇지 않으면, "우발적 트립" 후 선에 항상 전압이 있으므로 재폐합 명령을 발행할 수 없습니다. 동기 검사 기능을 활성화하면, 동기 검사 방법을 사용하여 재폐합을 수행할 수 있습니다.

그러나 동기 검사 단말에서는 선 무전압 검사 기능을 활성화할 수 없습니다. 그렇지 않으면, 두 단말 모두 선 무전압 검사 기능을 가지고 있을 경우, 양쪽 끝에서 회로 차단기가 트립한 후 동시에 폐합을 시도하여 비동기 폐합이 발생할 수 있습니다.

• 검사 없는 재폐합 방법 동기 문제 없는 선에서는 3상 트립 후 검사 없는 재폐합 방법을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 단일 전원 공급 선의 재폐합은 이 방법을 사용할 수 있습니다. 이 재폐합 방법은 활성화 후 단순히 시간 지연 후 폐합 명령을 발행합니다.

• 선 무전압 & 버스 전압 존재 및 기타 방법 01 선 무전압 & 버스 전압 존재 검사 이 방법은 이중 전원 시스템에서 먼저 재폐합해야 하는 측에서 사용할 수 있습니다.

버스 무전압 & 선 전압 존재 검사 이 방법은 단일 전원 공급 시스템의 수신 측에서 사용할 수 있으며, 전원 공급 측이 먼저 성공적으로 재폐합한 후 수신 측이 재폐합합니다.

3. 선과 버스 모두 무전압 검사

이 방법은 재폐합하기 전에 선과 버스 모두에 전압이 없어야 하며, 단일 전원 공급 시스템에서 수신 측이 먼저 재폐합하고자 할 때 사용할 수 있습니다.

4. 위 세 방법의 조합

• "선 무전압 & 버스 전압 존재"와 "선과 버스 모두 무전압" 검사를 동시에 활성화할 때, 이는 선 무전압 검사 방법이 됩니다. 이 경우, 버스 전압의 존재 여부는 중요하지 않지만, 선에는 전압이 없어야 검사 조건을 만족합니다.

• • "버스 무전압 & 라인 전압 존재"와 "라인과 버스 모두 무전압" 검사가 동시에 활성화되면, 이는 버스 무전압 검사 방법이 됩니다. 이 경우, 라인의 전압 유무는 중요하지 않지만, 버스는 반드시 무전압 상태여야 검사 조건을 만족합니다.

  • "라인 무전압 & 버스 전압 존재", "버스 무전압 & 라인 전압 존재", 그리고 "라인과 버스 모두 무전압" 검사가 모두 동시에 활성화되면, 이는 "라인 또는 버스 중 하나라도 무전압" 검사 방법이 됩니다. 이 조건은 라인이 무전압일 때, 버스가 무전압일 때, 또는 둘 다 무전압일 때 만족됩니다. 이 상황은 220kV 이상의 전압 수준에서 사용되는 선로 보호를 위한 무전압 검사 방법과 동등합니다.