1. 보호계전기의 개요
전력계통은 여러개의 발전소, 변전소 및 이들을 연결하는 송배전선 등으로 구성되어 부하에 전력을 공급하고 있다. 이러한 전력계통의 전력선, 전기기기 등에 단락, 지락 등 이상상태가 발생한 경우 보호계전기는 고장의 종류, 고장 전류와 전압, 고장 점의 위치 등을 정확하게 검출해서 고장 구간을 고속으로 선택 및 차단하는 지령을 차단기에 보내어 전력계통 보호를 위한 기능을 한다. 즉, 고장부분을 전력계통으로부터 신속히 분리하여 기기와 설비의 손상을 최소화하 고 사고파급이 확대되지 않도록 한다.
1) 보호계전기의 요구사항
① 안정성(Stability) : 사고시에만 반응을 하고, 보통의 계통현상에는 반응하지 않아야 한다.
② 속도(Speed) : 사고 발생시 계통 안정유지와 전력설비의 소손 방지를 위해 고속으로 동작해야 한다.
③ 선택성(Sensitivity) : 사고점 제거를 위한 정확한 사고 위치를 선택해야 한다.
④ 신뢰성(Reliability : 사고 발생시에 정확하게 동작해야 한다.
2. 보호계전기 구성 및 분류
1) 보호계전기 구성
(1) 검출부 : 주회로의 전압, 전류를 검출하여 판정부의 계전기에 알맞는 값으로 변성(CT, PT, ZCT, GPT 등)하는 역할을 한다.
(2) 판정부 : 검출부에서의 전압, 전류 등의 신호를 받아 사고의 유무와 동작의 필요성 유무를 판정 동작부(차단기)에 지시를 한다.
(3) 동작부 : 차단기(CB)로 대표되며 판정부의 지시로서 전로를 차단하고 사고부분을 분리한다.
2) 보호계전기 분류
보호계전기는 아날로그 계전기와 디지털 계전기로 분류된다. 아날로그 계전기는 전자유도에 의해 기계적으로 동작하는 전자식 계전기와 논리회로에 의한 비교검출방식 으로 동작하는 정지형 계전기로 나누어진다.
또한 디지털 계전기는 소프트웨어에 의한 연산처리기능으로 여러 개의 보호기능과 각종 이벤트 데이터를 저장하고 통신 기능에 의한 원격감시가 가능하므로 최근 널리 사용되고 있다.
3) 보호계전기 특징 비교
| 항목 | 아날로그형 | 디지털형 |
| 보호성능 | 계전 요소별 다수개 설치 | 복합계전요소 |
| 동작원리 | 물리적 양에 의한 동작(유도형) 트랜지스터 회로 크기 비교(정지형) |
고도의 디지털 연산을 이용한 판정 |
| 계측기능 | 별도의 계측기기 사용 | 전압, 전류, 전력 등 디지털 정밀 계측 |
| 감시/제어기능 | 없음 | 계전기 동작상태, 기기 제어 및 상태감시, 고장 이벤트 기록 등 |
| 통신기능 | 불가능 | 고속도 통신 가능 |
3. 용어해설
1) 일반용어
(1) 정격(Rating)
① 정격치
계전기의 특성과 성능의 보증기준이 되는 양, 예를 들어 정격전류, 정격전압, 정격 주파수 등을 말한다.
② 연속정격 및 단시간정격
계전기에 정격치가 연속적으로 인가되어도 그 특성 및 성능이 규정한도를 넘지 않는 경우에는 연속정격이며. 그렇지 않을 때는 단시간정격 이라 한다. 단시간 정격인 경우에는 그 한도시간을 표시한다.
(2) 부담(Burden)
계전기 입력회로의 임피던스를 말하며 소비VA, 소비전력, 부담 임피던스 중의 하나로 표시한다. 부담을 나타낼 때에 계기용변류기(CT)를 사용하는 전류회로와 계기용변압 기(PT)를 사용하는 전회로의 부담은 정격치 소비전력으로 그 외의 회로부담은 부담 임피던스로 표시함을 원칙으로 한다.
(3) 정정(Setting)
보호계전기가 보호할 구간에서 어떠한 이상상태가 발생했을 때 이에 적절히 동작 하도록 조정장치(예: Tap, Lever 등)에 의하여 동작기준치를 정하는 것을 말하며, 조정장치로 정정된 동작기준치를 정정치(Setting Value)라 하고, 계전기의 정정할 수 있는 동작기준치의 범위를 정정 범위라 한다.
2) 동작상태 판정에 관한 용어
① 정동작 : 계전기가 동작하여야 할 경우에 동작하는 것을 말한다.
② 정부동작 : 계전기가 동작하지 않아야 할 경우에 동작하지 않는 것을 말한다.
③ 오동작 : 계전기가 동작하지 않아야 할 경우에 동작하는 것을 말한다.
④ 오부동작 : 계전기가 동작하여야 할 경우에 동작하지 않는 것을 말한다.
3) 응동속도에 관한 용어
(1) 한시(Time Delay)
고장의 크기에 따른 응동시 시간이 다르게 적용되도록 시간 지연을 시키는 것을 말하며, 한시특성에 따라 다음의 4종으로 구분한다.
※ 동작특성 구분
① 정한시형 : 정정된 값 이상의 전류가 흐를 때 동작전류의 크기와 관계없이 항상 정해진 일정한 시간에 동작하는 것
② 반한시형 : 입력이 커질수록 동작정도가 빨리 동작하는 것
③ 반한시성 정한시 : 입력값의 정도가 어느 범위까지는 반한시특성으로 동작하다가 그 이상이 되면 정한시로 동작하는 것
④ 단한시형 : 입력의 일정범위별로 일정한시에 계단식으로 동작하는 것
(2) 순시(Instantaneous)
정정된 최소동작전류 이상이면 즉시 동작하는 것을 말한다.
(3) 보호계전기 한시 특성
