변압기 보호계전방식의 종류 및 특성

변압기 보호계전방식의 종류 및 특성

 

1. 변압기 보호장치의 설치목적

· 사고를 최소한으로 억제하고, 확산을 방지.

· 절연물, 절연유의 열화에 의한 절연내력의 저하방지.

· 내부 및 붓싱 부분에서의 단락 또는 지락 사고시 변압기보호.

 

2. 변압기 사고의 종류

· 권선의 상간단락 및 층간단락

· 권선과 철심간의 절연파괴에 의한 지락사고

· 고저압 권선의 혼촉

· 권선의 단선

· 기타 Bushing Lead의 절연파괴 등

 

3. 전기적 보호장치 ~ 비율차동계전기, 과전류차단기 및 과부하 계전기.

1) 변압기용 보호계전기 선정기준

 

2) 변압기의 단락보호

비율 차동계전기(87)를 사용하며,다음과 같은 문제점이 있다.

1-1) 1차, 2차(또는 3차)측 CT에 흐르는 전류 위상이 다르다.

1-2) 변압비와 CT의 변류비가 달라 계전기로 유입되는 전류의 크기가 일치하지 않는다.

1-3) 변압기 TaP절환시 변류비 보정을 해야 한다.

1-4) 여자톨입전류로 동작하지 않도록 조치해야 한다.

 

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 보조 변류기를 사용하거나, Tap부 권선으로 된 계전기를 사용하며 비율특성의 Percentage(%)가 큰 것을 사용하여 오동작을 억제한다.

또,위상각 보정은 Y-△ 결선의 변압기에는 위상각이 30°상이하므로 변압기결선과 상반되게 1차에는 △, 2차에는 Y결선으로 동위상으로 만든다.

특히 여자돌입 전류에 의한 오동작 방지로는 다음과 같은 대책이 사용된다.

 

3) 변압기 여자돌입전류에 대한 대책

3-1) 감도저하법

변압기 여자돌입전류는 시간이 경과하면 감소하므로 한시동작계전기(또는 차단기 털조접점)를 사용하여 변압기 투입후 일정시간 (약 수초)동안 동작 Coil을 By pass하여 계전기 동작감도를 대폭 저하시켜 돌입전류에 오동작하지 않도록 뢰고, 전압계전기 동작으로Bypass접점을 Open하여 감도를 정상으로 한다.

 

3-2) 고조파 억제법

여자돌입전류의 파형은 고장전류의 파형과 다르며 고조파분(특히 제2고조파분)이 많이 포함되어 있는 점에 착안 그림과 같이 차동전류를 Filter회로로 나누어 기본과분으로 동작력을, 고조파분으로 억제력을 발생하도록 하여 여자돌입전류로 오동작되지 않도록 한다.

이 방법은 변압기 투입시에도 고감도이며 고속도 동작을 기대할 수 있다.

한편, 내부 사고시에도 변류기의 포화로 인하여 고조파분이 발생하여 억제요소 동작으로 계전기가 부동작할 우려가 있으며,

그 대책으로는 여자돌입전류의 최대값에서는 부동작하고 변류기가 포화되는 전류로 동작하는 과전류 동작요소를 설치하여 일정 전류치 이상의 전류에서는 파형에 관계없이 동작시킨다.

이러한 차동계전기의 동작특성은 제2고조파분이 기본파분의 15∼20%이상이면 동작이 억제되며, 과전류 동작요소는 CT정격 2차전류의 8∼10배 이상에서 동작하도록 되 어 있다

 

4. 기계적 보호장치

1) 부흐홀쯔계전기(Buchholtz Relay)

변압기의 Main Tank와 Conservator 사이에 설치되며 Relay 내부에는 Alarm용과 Trip용 2개의 Float가 있어서 변압기의 내부고장때 2차적으로 발생한 O.T 의 분해 Gas와 유류를 이용하여 동작시킨다.

 

2) 압력계전기, 경보접점부 온도계, 유면계

· 압력계전기(Sudden Pressure Relay) :

변압기 내부고장시에는 분해가스의 발생으로 충격성 이상압력 상승이 생기므로 Busting Tube에 압력계전기를 설치하여 압력상승을 검출하여 경보 또는 차단시키는 장치이다.

· 온도계전기(Thermometer) :

변압기의 과부하나 고장 또는 절연유 열화에 기인하는 절연유의 온도상승을 검출하여 경보를 발하여 사고를 미연에 방지하는 것이며, 통상 Dial 온도계에 내장된 접점을 이용하고 필요에 따라서는 변압기를 차단시키거나 부하제한을 하기도 한다.