전기설비 보호계전 시스템 Chapter.04 - 고조파 억제회로부 비율차동 계전기

전기설비 보호계전 시스템 Chapter.04 - 고조파 억제회로부 비율차동 계전기

 

 

1. 고조파 억제회로부 비율차동 계전기

1) 개요

변압기 보호용 비율차동계전기는 피보호기기의 내부고장전류에 극히 예민하고 고속도로 동작한다. 비율차동 특성이 있는 이 계전기는 외부 사고와 내부사고를 정확히 구분하며 변압기 기동시의 여자돌입 전류에는 동작하지 않도록 되어 있다. 내부는 3(2)개의 억제회로와 1개의 차동회로가 있으며 그외 경보 및 표시용 접점과 전자회로가 있다.

 

 

2. 고조파 억제회로부 비율차동 계전기 - 외형

 

 

3. 고조파 억제회로부 비율차동 계전기 - 사양

항 목	표 준 사 양
TYPE	GCPE-3CD8(SYT-3EI)
TAP 범위	2, 9-3, 2-3, 5-3, 8-4, 2-4, 6-5, 0-8, 7A
SLOPE TAP 범위	20-40-7%
최소동작전류치	전류 TAP치의 30%
동작원리	정류형 TRANSISTER RELAY
돌입전류대책	제2고조파 억제방식
순시요소 동작원리	HINGE형, 전자형
순시요소 최소동작전류치	전류 TAP치의 1,000～1,500%

 

 

4. 동작특성

1) 동작회로

MAIN UNIT의 동작 특성을 나타낸다.

이 비율은 OUTLET CURRENT에 따라 변한다.

 

2) 억제회로

기본파에 포함되어 있는 고조파분에 대한 MAIN UNIT의 동작특성을 나타낸 것이 다. 만약 제 2고조파분이 15% 이상 포함되면 MAIN UNIT는 동작되지 않는다.

 

3) 동작시간

계전기의 동작시간특성을 나타낸다. 감지회로에 있는 시간 지연을 뺀 시간에 대 해서는 대부분의 시간특성에 대한 CURVE가 나타나 있다. 최소 TAP전류치의 1,000또는 1,500%가 흐르면 순시요소가 동작한다. 그외에 과전류 요소의 동작시간 은 MAIN UNIT보다 10㎳ 정도 빨리 동작한다.

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5. 구조 및 동작

계전기는 상당 1대가 필요하고 감지회로는 TRANSISTOR 회로로 되어 있다.

MAIN UINT, 과전류요소, 순시요소, 접점회로 및 표시등용접점, 변류기 TAP, 정정용 전류탭과 CHECK용 TERMINAL이 있다.

1) MAIN UNIT (주동작 요소)

각 변류기 CT1, CT2, CT3의 2차 권선전류를 I1, I2, I3라 하면 I1, I2, I3는 계전기의 C1, C2, C3 단자에 흐른다.

각각의 전류는 억제 회로용 탭 변류기의 T1, T2, T3를 통한후 차동회로용 탭 변류기 T4로 흐른다. 차전류 (I0)는 단자 C4로 재순환한다. 억제회로 및 차동회로의 탭 변류기의 전류탭으로 변류기의 CT1, CT2, CT3의 전류비를 조정한다.

 

정정은 계전기의 전면에 있는 탭판에서 한다. 탭판에 있는 T1, T2, T3은 각각 억제회로 탭 변류기를 나타내는 기호이다. 차동회로 탭 변류기는 각각의 억제회로 탭 변류기의 탭을 조정, 동시에 SETTING 시킴으로서 SETTING 된다. 전류 탭이 SETTING 된 후에는 정상적인 상태에서 차동회로 탭 변류기의 2차 전류는 0이 된다. 이때 CHECK용 단자 C에서의 단자 전압도 0이 된다. 억제회로 탭 변류기의 2차 전류는 저항 R22, R23, R24로 흐르고, 각 저항에 걸리는 전압은 억제회로 전압을 얻기 위해 전파정류된다. 차동회로 탭 변류기의 2차 전류는 순시요소와 탭 변류기 TS로 흐른다. 탭 변류기 T5의 2차는 2개의 회로로 구성되어 있다. 그 하나는 기본파 및 제 3고조파를 위한 BAND-PASS FILTER를 가지고 있다. 나머지는 제 2고조파를 위한 BAND-PASS FILTER를 가지고 있다. 전자회로에서 전파 정류후 발생되는 전압으로 차동회로 동작전압을 얻는다. 후자회로에서 제 2고조파를 억제하는 전압을 얻는다, 만약 차동회로 전압이 억제전압과 직렬로 된 상태에서 어떤 두 전압의 정해진 비율보다 크게 증가해 버리면 전류가 DC회로에는 MAIN UNIT RY1으로 흘러서 주접점이 닫힌다.

 

2) 과전류 요소

돌입여자전류나 제 2고조파 전류에는 계전기가 동작하지 아니한다. 다만 동작전압이 설정치 보다 높은 때에만 동작한다. 그리고, 계통이 정상적인 상태에서 트랜지스터 소자로 구성된 동작회로에 고장이 나더라도 이 과전류 요소가 동작하지않는 한 차동계전기는 오동작 TRIT하지 않는다. 이 경우에 표시된 ALARM LAMP로 계전기 내부 고장은 금방 알 수 있다.

 

3) 순시요소

순시요소는 고장 전류가 탭전류의 1,000～1,500%에 이르면 즉시 동작한다.

제 2고조파에 의한 돌입여자 전류에도 순시요소는 동작한다.

 

4) 접점

접점은 표시된 바와 같이 MAIN UNIT RY1과 과전류요소 RY2가 동시에 동작하거나 순시요소가 동작하면 단자 1,2는 폐회로 된다. 주 동작 UNIT가 동작하고 과전류 요소가 동작하지 않으면 단자 3, 4는 폐회로가 된다. 이 회로에 ALARM 회로를 추가하면 MAIN UNIT의 고장여부를 알 수 있다.

 

6. TAP 선정

1) 전류 TAP 선정

ㆍ내장 TAP 구조

그림과 같이 억제 Coil에 Tap를 조정할 수 있도록 Tap판이 있으며 이것을 조정하면 동시에 동작 Coil도 조정된다.

즉 유입, 유출측의 AMPERE-TURN을 MATCHING 시키면 I1N1-I2N2의 값이 0에 가까워 동작 Coil에는 거의 전류가 흐르지 않는다.

ㆍ선정 예1

2차측을 Base로 잡으면 (Base는 일반적으로 8.7로함)

ns = 8.7

그러므로 4.47에 가장 가까운 4.6에 잡는다.

 

ㆍ MISMATCHING을 계산 (Tap값의 올바른 선정 확인)

MISMATCHING율은 일반적으로 5% 이하이면 적절한 것으로 생각한다.

위의 예 1에서 MISHATCHING율

ㆍ 선정 예 2

 

2) 비율탭 정정

계전기에는 비율선택용 TAP이 있다. 이 RATIO를 정하기 전에 아래 사항을 고려해야 한다.

 

- 변류기가 과부하 일 때 생기는 오차…ε(%)

- MISMATCHING율 계산값이 불평형일때의 값 …S(%)

- Tr에 선택 TAP이 있을 경우, 그 TAP치의 중간에 SETTING …Θ(%)

- 정정허용오차…α(%)

비율 탭치는 아래식에서 구한 총 오차 전류의 최고치보다 크도록 정정한다.

예) ε=10%, S=5%, Θ=10%, α=5% 라 하면

이때는 40% TAP을 사용한다.

 

3) 순시요소 정정

Tr의 돌입여자 전류에 오동작 하지 않도록 2배 이상의 허용오차에 SETTING하여야 한다. 일반적으로 1,000%에 SETTING한다. 그러나 여자돌입전류가 계전기 단자의 탭 전류치 500%가 넘을때에는 1,500%에 SETTING하여야 한다.