버스바 보호 | 버스바 차동 보호 방식
초기에는 일반적인 과전류 릴레이만이 버스바 보호를 위해 사용되었습니다. 그러나 버스바에 연결된 피더나 변압기에 고장이 발생하더라도 버스바 시스템을 방해하지 않기를 원했습니다. 이 점을 고려하여 버스바 보호 릴레이의 동작 시간을 길게 설정하였습니다. 따라서 버스바 자체에서 고장이 발생할 때 버스를 소스로부터 격리하는 데 많은 시간이 걸리며, 이로 인해 버스 시스템에 큰 손상이 발생할 수 있습니다.
최근에는 피더에 들어오는 제2 영역 거리 보호 릴레이가 0.3초에서 0.5초의 동작 시간으로 버스바 보호를 위해 적용되었습니다.
그러나 이 방식도 주요 단점이 있습니다. 이 보호 방식은 고장난 버스바 섹션을 구별할 수 없습니다.
현재 전력 시스템은 엄청난 양의 전력을 다루고 있습니다. 따라서 전체 버스 시스템의 중단은 회사에 큰 손실을 초래합니다. 따라서 버스 고장 시 오직 고장난 버스바 섹션만을 격리하는 것이 필수적입니다.
제2 영역 거리 보호 방식의 또 다른 단점은 청소 시간이 충분히 짧지 않아 시스템 안정성을 보장하기 어렵다는 것입니다.
위와 같은 문제를 극복하기 위해 작동 시간이 0.1초 미만인 차동 버스바 보호 방식이 많은 SHT 버스 시스템에 일반적으로 적용되고 있습니다.
차동 버스바 보호
전류 차동 보호
버스바 보호 방식은 키르히호프의 전류 법칙을 기반으로 합니다. 이 법칙은 전기 노드로 들어가는 총 전류는 노드에서 나가는 총 전류와 정확히 같다는 것을 말합니다.
따라서 버스 섹션으로 들어오는 총 전류는 버스 섹션에서 나오는 총 전류와 같습니다.
차동 버스바 보호의 원리는 매우 간단합니다. 여기에서는 CT의 2차측이 병렬로 연결됩니다. 즉, 모든 CT의 S1 단자가 함께 연결되어 버스 와이어를 형성합니다. 마찬가지로 모든 CT의 S2 단자가 함께 연결되어 다른 버스 와이어를 형성합니다.
트리핑 릴레이는 이 두 버스 와이어 사이에 연결됩니다.
위의 그림에서 정상 상태에서 피더 A, B, C, D, E, F는 각각 IA, IB, IC, ID, IE 및 IF의 전류를 운반한다고 가정합니다.
키르히호프의 전류 법칙에 따르면,
본질적으로 차동 버스바 보호를 위한 모든 CT는 동일한 전류 비율을 가지고 있습니다. 따라서 모든 2차 전류의 합도 반드시 0이어야 합니다.
여기서 모든 CT 2차측과 병렬로 연결된 릴레이를 통과하는 전류는 iR이며, iA, iB, iC, iD, iE 및 iF는 2차 전류입니다.
이제 노드 X에서 KCL을 적용해보겠습니다. KCL에 따르면 노드 X에서,
따라서 정상 상태에서는 버스바 보호 트리핑 릴레이를 통해 전류가 흐르지 않습니다. 이 릴레이는 일반적으로 릴레이 87이라고 불립니다. 이제 어떤 피더에서 보호 영역 외부에서 고장이 발생했다고 가정해보겠습니다. 이 경우 고장 전류는 해당 피더의 CT의 일차측을 통과합니다. 이 고장 전류는 버스에 연결된 모든 다른 피더에 의해 공헌됩니다. 따라서 고장 상태에서 노드 K에서 KCL을 적용하면 여전히 iR = 0을 얻습니다.
즉, 외부 고장 상태에서는 릴레이 87을 통해 전류가 흐르지 않습니다. 이제 버스 자체에서 고장이 발생한 상황을 고려해보겠습니다.
이 경우에도 고장 전류는 버스에 연결된 모든 피더에 의해 공헌됩니다. 따라서 이 상태에서는 모든 공헌된 고장 전류의 합이 총 고장 전류와 같습니다.
고장 경로에는 CT가 없습니다. (외부 고장에서는 고장 전류와 다른 피더에서 고장에 공헌하는 전류 모두 CT를 통과합니다).
모든 2차 전류의 합은 더 이상 0이 아닙니다. 고장 전류의 2차 등가치와 같습니다.
이제 노드에서 KCL을 적용하면 iR의 0이 아닌 값을 얻게 됩니다.
따라서 이 상태에서는 87 릴레이를 통해 전류가 흐르기 시작하여 해당 버스바 섹션에 연결된 모든 피더의 회로 차단기를 트립시킵니다.
이 섹션에 연결된 모든 입력 및 출력 피더가 트립되므로 버스는 정전 상태가 됩니다.
이 차동 버스바 보호 방식은 또한 버스바의 전류 차동 보호라고도 부릅니다.
구획화된 버스의 차동 보호
버스바의 전류 차동 보호 작동 원리를 설명하면서 우리는 단순한 구획화되지 않은 버스바를 보여주었습니다. 그러나 중간 고 전압 시스템에서는 시스템의 안정성을 높이기 위해 전기 버스를 여러 섹션으로 구획화합니다. 이렇게 함으로써 한 섹션의 버스에서 발생한 고장이 다른 섹션의 시스템을 방해하지 않도록 합니다. 따라서 버스 고장 시 전체 버스가 중단됩니다.
두 개의 섹션으로 된 버스바의 보호에 대해 그림을 그리고 논의해보겠습니다.
여기서 버스 섹션 A 또는 존 A는 CT1, CT2 및 CT3로 구분되며, CT1과 CT2는 피더 CT이고, CT3는 버스 CT입니다.
비슷하게 버스 섹션 B 또는 존 B는 CT4, CT5 및 CT6로 구분되며, CT4는 버스 CT이고, CT5와 CT6는 피더 CT입니다.
따라서 존 A와 B는 이 버스바 보호 방식에서 어떠한 구역도 남아 있지 않도록 중첩됩니다.
CT1, 2 및 3의 ASI 단자는 함께 연결되어 2차 버스 ASI를 형성합니다;
CT4, 5 및 6의 BSI 단자는 함께 연결되어 2차 버스 BSI를 형성합니다.
모든 CT의 S2 단자는 함께 연결되어 공통 버스 S2를 형성합니다.
존 A용 버스바 보호 릴레이 87A는 버스 ASI와 S2 사이에 연결됩니다.
존 B용 릴레이 87B는 버스 BSI와 S2 사이에 연결됩니다.
이 섹션 버스바 차동 보호 방식은 단순한 버스바의 전류 차동 보호와 유사한 방식으로 작동합니다.
즉, 존 A에서 발생한 고장은 CB1, CB2 및 버스 CB만 트립시킵니다.
존 B에서 발생한 고장은 CB5, CB6 및 버스 CB만 트립시킵니다.
따라서 버스의 어느 섹션에서 발생한 고장이라도 오직 해당 부분만 생활 시스템에서 격리됩니다.
버스바의 전류 차동 보호에서, 만약 CT 2차 회로나 버스 와이어가 오픈되면 릴레이가 작동하여 버스를 생활 시스템에서 격리할 수 있습니다. 그러나 이것은 바람직하지 않습니다.
