주 변압기 백업 보호: 주요 기능 및 고장 처리 가이드

주 변압기 백업 보호

주 변압기 백업 보호의 목적은 외부 고장으로 인한 변압기 권선의 과전류를 방지하고, 인접 구성 요소(배선 또는 선로)에 대한 백업 보호 역할을 하며, 가능한 경우 내부 고장 시 주 변압기의 기본 보호 장치의 백업으로 작동하는 것입니다. 백업 보호는 기본 보호 또는 회로 차단기가 실패할 때 고장을 격리하는 데 사용됩니다.

주 변압기 제로 서퀀스 보호는 직접 접지된 중성 시스템의 변압기에 대한 백업 보호입니다. 비직접 접지된 중성 시스템에서는 적용되지 않습니다.

변압기의 일반적인 상간 단락 백업 보호에는 과전류 보호, 저전압 발동 과전류 보호, 복합 전압 발동 과전류 보호, 그리고 음의 서열 과전류 보호가 포함됩니다. 임피던스 보호도 때때로 백업 보호로 사용됩니다.

주 변압기 백업 보호 작동의 일반적인 원인 분석

• 복합 전압 차단 방향성 과전류 보호

• 버스바 방향: 일반적으로 버스바 또는 피드 선로에서 보호 장치가 작동하지 않은 상태에서 단락이 발생했음을 나타냅니다.

• 변압기 방향: 일반적으로 하위 버스바 또는 피드 선로에서 보호 장치가 작동하지 않은 상태에서 단락이 발생했음을 나타냅니다. 변압기의 주 보호 장치가 실패한 경우는 매우 드뭅니다.

• 복합 전압 차단 비방향성 과전류 보호

• 세그먼트 I: 일반적으로 버스바 고장이 발생했음을 나타냅니다. 첫 번째 시간 지연으로 버스 타이가 트립되고, 두 번째 시간 지연으로 현지 측이 트립됩니다.

• 세그먼트 II: 선로 보호와 조정되며, 일반적으로 선로 보호 장치의 실패를 나타냅니다.

• 세그먼트 III: 세그먼트 II의 백업으로 작동하며, 변압기의 모든 세 가지 측면을 트립시킵니다.

• 일반적으로 종단 변전소의 백업 보호로 사용됩니다.

• 330kV 이상의 변압기에서는 고압 및 중압 측 복합 전압 차단 과전류 보호가 큰 백업으로 작용하며, 방향성이 없고 더 긴 시간 지연이 있습니다. 거리(임피던스) 보호는 민감한 백업을 제공합니다(예: 간쑤 영등 변전소에서 발생한 330kV 전체 정전 사고).

• 변압기 중압 측의 방향 설정이 시스템을 향할 경우, 중압 버스바 보호의 백업으로 작용하여 효과적으로 중압 버스바 보호의 백업이 됩니다:

• 주 변압기 백업 보호가 트립되고 주 보호 장치가 작동하지 않을 경우, 일반적으로 외부 고장(버스바 또는 선로 고장)이 발생하여 주 변압기 백업 보호가 트립되었다고 간주해야 합니다.

• 중성점 갭 보호: 작동은 시스템 접지 고장을 나타냅니다.

• 제로 서퀀스 과전류 보호:

• 세그먼트 I: 변압기 및 버스바의 접지 고장에 대한 백업 보호로 작용합니다.

• 세그먼트 II: 송출 선로의 접지 고장에 대한 백업 보호로 작용합니다.

• 작동 전류 및 시간 지연은 인접 구성 요소의 접지 백업 단계와 조정되어야 합니다.

고장 범위 점검

• 주 변압기 백업 보호 트립 후, 선로 고장이 버스바 고장보다 트립 확률이 훨씬 높습니다. 따라서 트립 후에는 선로 보호 장치가 작동했는지 확인하는 것이 중요합니다. 220kV 이상의 선로에서는 특히 보호 장치 자체의 실패 여부에도 주의를 기울여야 합니다.

• 선로에서 보호 작동 신호가 발견되지 않는 경우, 고장 시 보호 장치가 작동하지 않았거나 버스바 고장이 있는 두 가지 가능성이 있습니다.

• 피더에서 보호 작동 신호가 있을 경우, 해당 선로 차단기를 분리합니다. 버스바와 변압기 트립 스위치에 이상이 없다는 것을 확인한 후, 선로 차단기의 트립 실패 원인을 집중적으로 파악합니다.

고장 격리 및 처리

• 보호 작동, 신호, 계측 표시 등을 바탕으로 고장 범위와 정전 범위를 결정하고, 고장 기록 보고서를 출력합니다. 만약 변전소 변압기가 손실되었을 경우, 먼저 백업 변전소 변압기로 전환하고 비상 조명을 활성화합니다.

• 정전된 버스바의 모든 피더 스위치를 분리합니다. 열려 있지 않은 스위치가 발견되면 수동으로 트립시킵니다. 버스바와 변압기 스위치에 이상이 없다는 것을 확인한 후, 정전된 버스바에 충전합니다:

• 고압 측 스위치가 트립되었을 경우, 버스 타이 스위치를 사용하여 정전된 버스바에 충전합니다(충전 보호가 활성화된 상태).

• 중압 또는 저압 측 스위치가 트립되었을 경우, 주 변압기 스위치를 사용하여 버스바에 충전합니다(일반적으로 백업 보호 시간 지연을 줄여야 함).

• 이중 버스바 구성을 갖춘 변전소에서 버스바 고장이 발생하면, 냉각 버스 이송 방법을 사용하여 고장 버스바에서 동작 중인 회로 차단기를 건강한 버스바로 이동하여 전력을 복구합니다.

• 고장 점 격리로 인해 버스바 PT가 전력을 잃었을 경우, 먼저 PT를 격리한 후, 정전된 버스바에 충전합니다. 충전이 정상적으로 이루어진 후, PT 2차 병렬 스위치를 닫고, 그 다음에 선로에 전력을 복구합니다.

• 정전된 버스바와 선로에 고장이나 이상 징후가 없고, 모든 피더 스위치가 분리된 경우, 디스패치 지시에 따라 주 변압기 스위치와 버스 타이 스위치를 닫아 버스바에 충전합니다. 충전이 정상적이면, 선로 자동 재폐합을 비활성화하고, 각 선로를 순차적으로 시험 충전하여 트립하지 않은 차단기를 식별합니다.

• 갭 보호가 작동한 후, 장비에 이상이 발견되지 않으면, 디스패치 지시를 기다려 처리합니다.

사례 설명

500kV 변전소에서 두 개의 오토포머가 병렬로 운전되며, 각각이 이중 보호 시스템을 갖추고 있습니다. 220kV 버스바 섹션 또는 연결된 선로에서 고장이 발생하고, 해당 버스바 또는 선로 차단기(및 보호 장치)가 올바르게 작동하지 않을 경우, 두 변압기의 백업 보호 장치(임피던스 보호, 복합 전압 차단 방향성 과전류 보호, 방향성 제로 서퀀스 과전류 보호 등)가 동시에 작동하여 트립을 시작합니다. 버스 타이 또는 구분 스위치가 먼저 분리되어, 고장이 없는 버스바 섹션의 정상적인 운전이 유지되며, 정전 범위가 제한되고 전력 중단의 영향을 최소화합니다.

구체적인 작동은 다음과 같습니다:

• 220kV 버스바 또는 선로에서 고장이 발생하고, 차단기가 작동하지 않는 것을 감지하면, 변압기 백업 보호 시스템이 즉시 반응합니다.

• 백업 보호는 먼저 버스 타이 또는 구분 스위치를 분리하여 고장 영역을 격리하고, 고장이 다른 정상적으로 운전 중인 시스템 부분으로 확산되는 것을 방지합니다.

• 이 전략은 기본 보호가 즉시 반응하지 않더라도, 나머지 시스템이 보호받고 영향을 받지 않으며, 정전 범위가 최소화되도록 합니다.

이 사례는 변압기 백업 보호가 전력망 운영에서 중요한 역할을 하는 것을 강조하며, 특히 예기치 않은 고장의 영향을 효과적으로 제한하고 전력 시스템의 안정성과 신뢰성을 유지하는 데 도움이 됩니다.