[발송배전기술사] 거리계전방식!

다음은 발송배전기술사 보호계전공학 문제 중 거리계전방식에 대한 설명입니다.

거리계전방식의 정의, 동작원리, 종류 및 특징, 적용상의 문제점 및 대책 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 전력계통에서의 거리계전방식에 대하여 설명하시오.

[답]

1. 거리계전방식의 정의

  · 거리계전기 설치점에서 고장점까지의 전기적 거리를 전압, 전류의 크기 및 위상차로 판별하여 동작하는 계전방식을

    거리계전방식이라 한다.

 

2. 거리계전방식의 동작원리

  1) 계전기 Setting 임피던스 $Z_{s}$

    · $Z_{s}=Z_{p}  \times  \frac{CT비}{PT비}$            · $Z_{s}$ : 계전기 Setting 임피던스            · $Z_{p}$ : 선로 임피던스

  2) $Z_{s} > Z_{p}$ : 내부고장 → 동작                     $Z_{s}  <  Z_{p}$ : 외부고장 → 부동작 

 

3. 거리계전방식의 종류 및 특징

  1) 리액턴스형(전압, 전류 억제부 과전류계전기)

     (1) 정의

        ① 리액턴스성분의 크기가 일정치 이하일 때 동작

        ② Arc 저항으로 인한 거리측정 오차가 없는 계전기

     (2) 특징

        ① 단거리 송전선로 보호에 적합

        ② 상시부하전류에 오동작할 수 있다.

        ③ 고장점 저항에 영향을 별로 받지 않는다.

        ④ 계통동요에 쉽게 응동하여 오동작, Mho형과 조합하여 사용

  2) Mho형(전압 억제부 방향계전기)

     (1) 정의

        · 어드미턴스의 크기가 일정치 이하일 때 동작

     (2) 특징

        ① 장거리 송전선로 보호에 적합

        ② 방향성이 있어 선택성이 좋다.

        ③ 전력동요에 잘 응동하지 않는다.

        ④ 고장점 저항의 영향을 받기 쉽다.

        ⑤ · 동작력 : $F_{1} = k_{1}  I^{2} $      · 억제력 : $F_{2} = k_{2}  (V^{2} -C I^{2})$

            · 동작조건 : $F_{1} \geq  F_{2}$ 에서 $( \frac{V}{I} )^{2}-C  \leq  \frac{K_{1} }{K_{2}} $  →  $Z - C'  \leq  \sqrt{ \frac{ K_{1} }{ K_{2}} } $   

                              즉, 중심이 $C'$이고, 반경이 $\sqrt{ \frac{ K_{1} }{ K_{2}} }$인 원의 내부가 된다.

  3) 임피던스형(전압 억제부 과전류계전기)

     (1) 정의

        · 전압과 전류의 최대치 크기만의 비가 일정치 이하일 때 동작

     (2) 특징

        ① 중거리 송전선로 보호에 적합

        ② 방향요소가 없으므로 방향요소와 조합하여 사용

        ③ Mho형과 리액턴스형의 중간 특성

        ④ · 동작력 : $F_{1} = k_{1}  I^{2} $      · 억제력 : $F_{2} = k_{2}  V^{2} $

            · 동작조건 : $F_{1} \geq  F_{2}$ 에서 $( \frac{V}{I} )^{2}  \leq  \frac{K_{1} }{K_{2}} $  →  $Z \leq  \sqrt{ \frac{ K_{1} }{ K_{2}} } $   

                              즉, 중심이 원점이고, 반경이 $\sqrt{ \frac{ K_{1} }{ K_{2}} }$인 원의 내부가 된다.

  4) Ohm형

    · 정의

      · 임피던스의 일정각도에 대한 성분의 크기가 일정치 이하로 된 경우

 

 

 

 

  5) Off-Set Mho형

    · 정의

       (1) 전·후 방향으로 Off-Set된 원 특성을 갖는 계전기

       (2) 후방에 Off-Set된 것을 많이 사용

       (3) 3단계 시한차의 후비보호용에 적용

 

 

 

4. 거리계전방식의 적용상의 문제점 및 대책

  1) Arc 저항의 영향

     (1) 문제점

        ① 각 단계 동작한계 부근에서 고장시 나타남

        ② Zone-1 고장이 Arc 때문에 Zone-2 로 넘어가 한시동작

     (2) 대책

        · 리액턴스형 사용

  2) 분류효과

     (1) 문제점

        · 다단자계통에서 거리계전기가 Under Reach하여 사고시 오부동작

     (2) 대책

        · 거리계전기 재 Setting

  3) 가까운 지점 단락 사고시 오부동작

     (1) 문제점

        · 가까운 지점 단락 사고시 전압이 0($Z_{p} = \infty $)이 되면 오부동작

     (2) 대책

        · 기억작용

  4) 전압 상실시 오부동작

     (1) 문제점

        · 변성기회로 단선 등에 의해 전압이 상실되면 오부동작

     (2) 대책

        · 전압평형 계전기로 감시

  5) 직류분에 의한 Over Reach

     (1) 문제점

        · 고장발생 초기의 직류분($I_{s}   : 대,  \, \, \, \, \, \, Z : 소$) 때문에 Over Reach하여 사고시 오동작

     (2) 대책

        · 전압, 전류회로에 기본파 성분의 공진회로 사용

  6) 동기탈조시의 오동작

     (1) 문제점

        · 동기탈조시 동기탈조 계전기가 동작하여야 하나, 임피던스 궤적이 이동함에 있어서 거리계전기 동작 범위내에

          들어가 거리계전기가 먼저 동작

     (2) 대책

        · 고속계전기는 동기탈조시 Lock 시킨다.

  7) 다중 사고시의 오부동작

     (1) 문제점

        ① 계전기 설치점의 전방과 후방 사고시 $I$가 감소하여 Under Reach하여 오부동작

        ② $Z \uparrow = \frac{V}{I \downarrow } $

     (2) 대책

        · 선전류가 아닌 상전류 사용

  8) 타상 사고시의 오부동작

     (1) 문제점

        ① 2선 지락사고시 지락계전기가 Over Reach할 위험

        ② 2선 지락사고시 $Z _{F}  = \frac{Z _{0}·Z _{2}}{Z _{0}+Z _{2}} $ 로 작아진다.

     (2) 대책

        · 2선 지락사고시 Trip 저지, 단락계전기에 의한 Trip 우선

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 보호계전공학 문제로 나올 법한 거리계전방식에 대하여 알아 보았습니다.