부흐홀츠 / 비율차동계전기의 구성요소 및 특성

부흐홀츠 / 비율차동계전기의 구성요소 및 특성

 

 

1.부흐홀츠(Buchholtzs) 계전기의 원리 및 특징

- 변압기 내부고장에 대한 보호용으로 사용하는 계전기

1) 원리

변압기의 주탱크와 컨서베이터 사이에 부착하여 변압기의 내부고장이 생기는 때에 생기는 오일의 분해가스나 오일의 분류를 이용하여 경보를 발하거나 차단기를 작동시킨다.

 

2) 특징

상부의 부낭은 경보용이며 하부의 부낭은 차단기를 동작 시킨다.

 

2. 비율차동계전기의 원리

· 비율차동계전기는 보호구간에 유입하는 전류와 유출하는 전류의 벡터차와 출입하는 전류의 관계비로 동작하는 것으로 발전기,변압기 보호에 사용한다.

· 비율차동계전기는 오동작을 방지하기 위해 억제코일을 삽입하여 통과전류로 억제력을 발생시키고 차전류로 동작력을 발생 시키도록 한 방식이다.

· 외부사고시 과대전류가 통과할 때는 큰 차전류가 동작코일에 흐르지 않으면 계전기는 동작하지 않고 적은 전류가 흐를 때는 작은 차전류 만으로 동작하도록 되어 있으며 이런 억제전류와 동작전류의 일정한 비율관계로 동작하기 때문에 비율 차동 계전기라고 한다.

 

3. 비율차동계전기의 구성요소

비율차동계전기는 전류차동요소, 고조파 억제요소, 과전류 순시트립 요소, 보조접촉기, 동작표시기 등으로 구성되며, 보상 탭은 일반적으로 8개로 되어 있다.

 

4. 비율차동계전기의 특성

< 동작 특성도 >

 

< 결선도 >

 

· 최소동작전류

일반적으 로 전류 탭 값의 30%에서 동작하도록 설정한다.

· 동작비율 값 = 차전류×100÷유출전류

· 차전류 : 유입전류-유출전류

· 특성곡선은 일반적으로 유출전류가 설정 전류탭값의 300%에서 정확히 동작하도록 설계한다.

 

5. 고조파억제특성

변압기 무부하 투입시 여자돌입전류가 흐르며 정격 여자전류의 수배 또는 수십배가 되고 이것은 변압기의 1차측에만 흐르므로 오동작 할 수 있으므로 고조파 억제가 필요하다.

1) 변압기 투입시 여자돌입전류에 의한 오동작 방지대책

1-1) 감도 저하법

변압기 투입시 순간적으로(0.2초)비율차동계전기의 감도를 저하 시키는 방법 (한시접점 계전기 또는 차단기 보조접점을 이용하여 동작 코일로의 전류 유입억제)으로 일정시간 동안 By Pass시킨후 전압계전기 동작으로 By Pass 접점을 Open하여 감도를 정상으로 한다.

 

1-2) 고조파 억제식

여자돌입전류의 파형은 고장전류의 파형과 다르며 기본파에 대한 고조파(특히 제2고조파분) 함유율이 15~20% 이상 함유되면 억제코일이 동작하여 계전기가 동작하지 않게 하는 방법.

· 그림과 같이 차동전류를 필터회로로 나누어 기본파 분으로 동작력을, 고조파 분으로 억제력을 발생하도록 하여 여자돌입전류로 오 동작되지 않도록 한다.

· 이 방법은 변압기 투입시에도 고 감도이며 고속도 동작을 기대할 수 있다.

· 내부 사고시에도 변류기의 포화로 인하여 고조파 분이 발생하여 억제요소 동작으로 계전기가 부 동작할 우려가 있다.

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

· 동작특성은 제2 고조파 분이 15~20% 이상이면 동작이 억제되며 과전류 동작요소는 CT정격 2차 전류의 8~10배에서 동작하도록 되어있다.

 

6. 동작시간특성

주 요소의 동작시간은 주로 검출회로에서 지연되기 때문에 거의 일정하며, 순시요소는 최초 탭 전류의 100%에서 1500%가 흐르면 순간적으로 동작한다.

 

7. 결선

변압기를 Y-△ 또는 △-Y 결선시 1,2간의 위상 차(30°)가 나타나며 CT 결선시 이를 보정하지 않을 경우 계전기가 오동작하게 되므로 CT 결선시 이를 보정한다.

- 변압기 결선이 △의 경우 CT 결선은 Y로

- 변압기 결선이 Y 의 경우 CT 결선은 △로 한다.

 

8. 계전기의 정정

· 전류 탭의 선정(보상CT사용시) : 전류가 많은 쪽을 보정한다.

· 보상 탭 사용시 :

· 3권선 변압기 탭 선정 :

· 탭의 부정합 율(25~30% 이내일 때 적합하다)

· 비율 탭 = 변압비 오차 + 변류기 오차 + 탭의 부정합 율 + 여유

· 변압비 오차 : 부하시 전압 조정률을 적용

· 변류기오차 : 대개 10%

· 탭의 부정합 율 : 계산치

· 여유 : 5%

 

9. 비율 차동 계전기의 적용과 설계시 주의사항

· 전류벡터의 위상을 맞춘다.(변압기의 접속에 적합한 접속방법)

· 전류의 크기를 같게 한다. (변류기 특성에 따른 오차 보정)

· CT회로의 접지확인 : 오 동작 방지를 위해 1점 접지로 한다.

· CT회로의 극성확인 : 오 접속시 부 동작의 원인이 된다.