급전보호계전기: 종합 가이드
피더 보호 릴레이는 단락, 과부하, 접지 고장, 단선 등 다양한 종류의 고장을 피드라인에서 보호하는 장치입니다. 피더는 변전소에서 부하 또는 다른 변전소로 전력을 공급하는 송전 또는 배전 선로입니다. 피더 보호 릴레이는 고장을 신속히 감지하고 격리하여 설비의 손상을 방지하고 정전 시간을 최소화함으로써 전력 시스템의 안정성과 보안을 보장하는 데 필수적입니다.
거리 보호 릴레이란 무엇인가?
가장 일반적인 유형의 피더 보호 릴레이 중 하나는 거리 보호 릴레이입니다. 이는 임피던스 릴레이라고도 합니다. 거리 보호 릴레이는 대응하는 전압 변환기(PT)와 전류 변환기(CT)로부터 얻은 전압(V)과 전류(I) 입력을 사용하여 피더 선로의 임피던스(Z)를 측정합니다. 임피던스는 전압을 전류로 나누어 계산됩니다: Z = V/I.
거리 보호 릴레이는 측정된 임피던스를 정상 작동을 위한 최대 허용 임피던스 값과 비교합니다. 측정된 임피던스가 설정 값보다 낮으면 피더 선로에 고장이 발생한 것으로 간주되며, 릴레이는 고장을 격리하기 위해 회로 차단기에 트립 신호를 보냅니다. 릴레이는 또한 고장 전류, 전압, 저항, 반항, 고장 거리 등의 고장 매개변수를 화면에 표시할 수 있습니다.
고장 거리는 릴레이 위치에서 고장 위치까지의 거리를 의미하며, 측정된 임피던스를 1km 당 선로 임피던스로 곱하여 추정할 수 있습니다. 예를 들어, 측정된 임피던스가 10옴이고 1km 당 선로 임피던스가 0.4옴/km라면, 고장 거리는 10 x 0.4 = 4km가 됩니다. 고장 거리를 알면 고장을 신속히 찾고 수리할 수 있습니다.
사각 특성은 어떻게 작동하는가?
거리 보호 릴레이는 원형, 모형, 사각형, 다각형 등 다양한 작동 특성을 가질 수 있습니다. 사각 특성은 보호 구역 설정에 더 많은 유연성과 정확성을 제공하기 때문에 현대의 숫자 릴레이에서 인기 있는 선택입니다.
사각 특성은 릴레이의 보호 구역을 정의하는 평행사변형 그래프입니다. 그래프에는 4개의 축이 있으며, 각 축은 전진 저항(R F), 후진 저항(R B), 전진 반항(X F), 후진 반항(X B)을 나타냅니다. 그래프에는 또한 평행사변형의 모양을 결정하는 릴레이 특성 각도(RCA)라는 기울기 각도가 있습니다.
사각 특성은 다음과 같은 단계로 플롯할 수 있습니다:
R F 값을 X축의 양수 부분에, R B 값을 X축의 음수 부분에 설정합니다.
X F 값을 Y축의 양수 부분에, X B 값을 Y축의 음수 부분에 설정합니다.
R F에서 X F까지 RCA 기울기로 선을 그립니다.
R B에서 X B까지 RCA 기울기로 선을 그립니다.
R F에서 R B, X F에서 X B를 연결하여 평행사변형을 완성합니다.
보호 구역은 평행사변형 내부에 있으며, 측정된 임피던스가 이 영역 내에 있으면 릴레이는 트립합니다. 사각 특성은 4개의 작동 사분면을 커버할 수 있습니다:
제1 사분면 (R과 X 값이 양수): 이 사분면은 유도 부하와 릴레이에서 전진 고장을 나타냅니다.
제2 사분면 (R은 음수이고 X는 양수): 이 사분면은 역방향 고장과 역방향 고장을 나타냅니다.
제3 사분면 (R과 X 값이 음수): 이 사분면은 유도 부하와 역방향 고장을 나타냅니다.
제4 사분면 (R은 양수이고 X는 음수): 이 사분면은 역방향 고장과 전진 고장을 나타냅니다.
다른 작동 구역은 무엇인가?
거리 보호 릴레이는 임피던스와 시간 지연의 다양한 설정 값으로 정의되는 여러 작동 구역을 가질 수 있습니다. 이러한 구역은 시스템 내의 다른 릴레이와 조정되어 인접 피더에 대한 백업 보호를 제공하도록 설계되었습니다.
거리 보호 릴레이의 일반적인 작동 구역은 다음과 같습니다:
Zone 1: 이 구역은 피더 길이의 80%에서 90%를 포함하며 시간 지연이 없습니다. 이 구역 내의 고장에 대해 주 보호를 제공하며 즉시 트립합니다.
Zone 2: 이 구역은 피더 길이의 100%에서 120%를 포함하며 짧은 시간 지연(일반적으로 0.3~0.5초)이 있습니다. Zone 1이나 인접 피더를 벗어난 고장에 대해 백업 보호를 제공합니다.
Zone 3: 이 구역은 피더 길이의 120%에서 150%를 포함하며 더 긴 시간 지연(일반적으로 1~2초)이 있습니다. Zone 2나 원격 피더를 벗어난 고장에 대해 백업 보호를 제공합니다.
일부 릴레이는 추가 구역, 예를 들어 Zone 4(부하 침입) 또는 Zone 5(오버리치 고장)을 가질 수도 있습니다.
다른 유형의 피더 보호 릴레이는 무엇인가?
거리 보호 릴레이 외에도 다양한 유형의 피더 보호 릴레이가 있으며, 서로 다른 응용 프로그램에 사용하거나 거리 보호 릴레이와 함께 사용할 수 있습니다. 몇 가지 예는 다음과 같습니다:
과전류 보호 릴레이: 이러한 릴레이는 전류만 측정하며, 설정값을 초과하면 트립합니다. 간단하고 비용 효율적이며 방사형 피더에 널리 사용됩니다.
차동 보호 릴레이: 이러한 릴레이는 피더의 양쪽 끝에서 전류 입력을 비교하고, 불균형이 있을 때 트립합니다. 짧은 피더나 버스바에 대해 빠르고 선택적이며 민감합니다.
방향성 보호 릴레이: 이러한 릴레이는 전류와 전압을 모두 측정하고, 위상각 차이를 결정합니다. 특정 전압에 대한 전류의 방향에 따라 트립합니다. 루프 피더나 병렬 피더에 유용합니다.
아크 플래시 감지 릴레이: 이러한 릴레이는 광 센서와 고속 과전류 감지를 사용하여 피더의 아크 플래시 이벤트를 식별합니다. 전통적인 릴레이보다 빠르게 트립하여 직원의 안전을 개선합니다.
피더 보호 릴레이를 선택하는 방법은?
피더 보호 릴레이의 선택은 다음과 같은 요인들에 따라 달라집니다:
피더의 유형, 길이, 구성, 부하, 접지, 절연 수준
릴레이의 가용성, 정확성, 비용, 유지 관리, 통신, 통합
보호 계획의 조정, 선택성, 민감성, 속도, 신뢰성, 안전성, 안정성
전력 시스템 운영자의 기준, 규제, 코드, 정책, 관행
피더 보호 릴레이를 선택하는 몇 가지 일반적인 가이드라인은 다음과 같습니다:
전기기계식 또는 정적 릴레이보다 숫자 릴레이를 선택하여 성능, 기능, 유연성, 진단을 개선합니다.
긴 또는 복잡한 피더에 대해서는 과전류 또는 차동 보호 릴레이보다 거리 보호 릴레이를 선택합니다.
더 나은 정확성과 적응성을 위해 원형 또는 모형 특성보다 사각 특성을 선택합니다.
사이즈, 무게, 안전 위험을 줄이기 위해 전통적인 전류/전압 입력보다 저에너지 아날로그 센서 입력을 선택합니다.
빠른 트리핑과 직원의 안전을 위해 전통적인 릴레이보다 아크 플래시 감지 릴레이를 선택합니다.
결론
피더 보호 릴레이는 다양한 종류의 고장을 피드라인에서 보호하는 중요한 장치입니다. 릴레이는 고장을 신속히 감지하고 격리하여 설비의 손상을 방지하고 정전 시간을 최소화함으로써 전력 시스템의 신뢰성, 안전성, 효율성을 향상시킵니다.
가장 일반적인 유형의 피더 보호 릴레이 중 하나는 거리 보호 릴레이입니다. 거리 보호 릴레이는 대응하는 전압 변환기(PT)와 전류 변환기(CT)로부터 얻은 전압(V)과 전류(I) 입력을 사용하여 피더 선로의 임피던스(Z)를 측정합니다. 릴레이는 측정된 임피던스를 정상 작동을 위한 최대 허용 임피던스 값과 비교합니다. 측정된 임피던스가 설정 값보다 낮으면 피더 선로에 고장이 발생한 것으로 간주되며, 릴레이는 고장을 격리하기 위해 회로 차단기에 트립 신호를 보냅니다.
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