[발송배전기술사] 철공진(Ferro Resonance)?

다음은 발송배전기술사 기술용어 문제 중 철공진(Ferro Resonance)에 대한 문제 풀이입니다.

개요, 기본파 철공진 이상전압, 특수 철공진 이상전압, 철공진이 주로 발생하는 곳에 대해서 알아보겠습니다.

[문제] 철공진(Ferro Resonance)에 대하여 설명하시오.

[답] 

1. 개요

  1) 철공진(Ferro Resonance)의 정의

    · 수·변전 계통의 변압기나 PT 등의 철심리액터가 어떤 원인으로 인하여 포화되어 인덕턴스가 급감, 계통의 정전

      용량과 공진을 일으켜 이상전압이 발생하는 것을 철공진이라한다.

  2) 철공진의 분류

    · 기본파에 의한 기본파 철공진 이상전압과 고조파에 의한 특수철공진 이상전압으로 분류된다.

 

2. 기본파 철공진 이상전압 

  1) 기본파 철공진 이상전압의 정의

    · 전력계통이 단선상태로 되면, 변압기 철심리액터의 포화로 인덕턴스가 급감하여 선로의 정전용량과 기본파

      직렬 철공진을 일으켜 이상전압 발생

  2) 기본파 철공진 이상전압의 발생 원인

     (1) 선로의 단선

     (2) 개폐기류의 비동기 투입

     (3) Fuse의 용단 등

  3) 중성점 접지계통의 a상 단선시 등가회로

     (1) 단선상 대지전압($V_{a} $)

        · $V_{a} = \frac{-jX_{c}}{ \frac{3}{2}jX_{m} -jX_{c}} · \frac{1}{2}  \dot{ E_{a} } = \frac{-jX_{c}}{ 3jX_{m} -2jX_{c}} ·   \dot{ E_{a} }  = \frac{- \frac{X_{c}}{X_{m}} }{ 3 -2·\frac{X_{c}}{X_{m}}}  ·  \dot{ E_{a} }$

     (2) $\frac{X_{c}}{X_{m}}$가 $ \frac{3}{2}$에 근접하면 직렬공진이 되어 무한대로 이상전압발생

     (3) 실제로는 철심포화가 전압을 억제해 규정전압의 3배정도의 이상전압발생

  4) 기본파 철공진 이상전압 발생 방지대책

     (1) 사고 발생 시 직렬공진이 생기지 않는 회로로 구성

     (2) 차단기, 개폐기류의 철저한 보수 및 단상 투입 방지토록 조작에 유의

 

3. 특수 철공진 이상전압

  1) 특수 철공진 이상전압의 정의

   ·  차단기 투입 시 또는 1선 지락사고를 제거할 때 발생하는 고조파 전압 및 전류파에 의해 변압기 철심리액터가

      포화하여 인덕턴스가 급감, 선로의 정전용량과 특수 철공진을 일으켜서 GPT 중성점 전위가 불안정하게 흔들

      리고, 이상전압 발생

  2) 특수 철공진 이상전압의 발생 원인

     (1) 비접지계에서 GPT 접지를 하고 있는 경우

     (2) 계통분리에 의해 비접지계가 되는 경우

     (3) 계통에 돌입전류인가, 1선 지락사고, 복귀 같은 전기적 충격 등

  3) 특수 철공진 이상전압의 영향

     (1) 1선 대지전압이 정상전압의 2~3배까지 상승(계통절연파괴)

     (2) GPT에 수십배의 이상전류가 흘러 잡음발생 

  4) 특수 철공진 이상전압 발생 방지대책

    · GPT의 2차 open△ 결선에 CLR(Current Limit Resistor : 전류 제한용 저항) 취부

      (3.3[kV] : 50[Ω],  6.6[kV] : 25[Ω])

  5) CLR 설치 목적

     (1) SGR(Selective Ground Relay : 선택지락계전기)의 동작에 필요한 유효분 전류 확보(0.38[A])

     (2) open△ 회로의 각 상전압 중의 제3조파 발생 억제

     (3) 중성점 이상전위 진동 및 불안정 현상 억제

 

4. 철공진이 주로 발생하는 곳

  1) PT 또는 변압기 용량이 작은 경우

  2) 계통전압이 높은 곳

  3) Cable 선로

  4) 경부하 운전중인 변압기

  5) 비접지 1차 회로

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 기술용어 문제로 나올 법한 철공진에 대하여 설명해 보았습니다.