방향성 과전류 계전방식 종류 및 특성 1 | 단락 방향 과전류 계전기

전기설비의 고장전류에 동작하는 계전기 중에 방향성 과전류 계전기가 있습니다.

방향성 과전류계전기는 고장의 종류에 따라 단락보호용과 지락보호용으로 나눌 수 있습니다.

이번 글에서는 단락 방향 과전류 계전기의 특성에 대해 살펴보기로 하겠습니다.

 

핵심요약입니다.

1. 방향성 과전류 계전기 : 90도 진전류 방식 주로 적용
2. 30도 진전류법 : 위상특성 진상 10도 ~ 지상 30도 내의 계전기에 적합
3. 90도 진전류법 : 위상특성 진상 45도 전후 계전기에 적합

 

 

단락 방향 과전류 계전기

 

 

 

방향성 과전류 계전기는 과전류 계전기에 방향성을 주어 어느 한 방향의 고장에만 동작하는 계전기입니다.

고장의 종류에 따라 단락보호용과 지락보호용으로 나눌 수 있습니다.

전류와 방향성을 주기 위한 전압과의 조합 방법은 다음과 같습니다.

 

• 30도 진전류 방식
• 60도 진전류 방식
• 90도 진전류 방식

 

일반적인 고장 시 극성 전압이 크게 나타나는 90도 진전류 방식이 주로 적용됩니다.

 

 

1. 30도 진전류법

 

계전기 위상특성이 진상 10도 ~ 지상 30도 내의 계전기에 적합한 방법입니다.

결선방법은 역률이 1일 때, 계전기에 가해지는 전압보다 전류가 30도 진상이 되도록 합니다.

Ia와 Vac, Ib와 Vba, Ic와 Vcb로 조합하여 계전기에 결선합니다.

 

#3상 단락시 동작특성

[그림 12]의 3상 단락시 동작특성에서 Ia와 Ia'는 다음과 같이 정의합니다.

 

• Ia : 역률 1일 때 A상 단락전류
• Ia' : 지상역률 0일 때 A상 단락전류

 

30도 진전류법 3상 단락특성

 

계전기의 위상특성이 0이면 [그림 13]에서 확인할 수 있듯이 30도 지상 전류일 때, 가장 예민하게 동작하며 역률에 상관없이 동작함을 알 수 있습니다.

 

#2상 단락시 동작특성

B, C상이 단락인 경우 [그림 14]와 같이 Ib와 Ib'를 정의할 수 있습니다.

 

• Ib = - Ic
• Ib' : 지상역률 0일 때 B상 단락전류

 

B, C상 단락시 B상 계전기의 동작특성은 [그림 15]가 됩니다.

 

30도 진전류법 2상 단락특성

 

다시 말해, 역률에 관계없이 모든 사고전류를 감지하여 동작하게 됩니다.

반면에 C상 계전기는 역률에 따라 부동작하는 영역(그림 16)이 존재합니다.

 

 

2. 90도 진전류법

 

 

 

90도 진전류법은 계전기 위상특성이 진상 45도 전후의 계전기에 적합한 방법입니다.

결선 방법은 역률이 1일 때, 계전기에 가해지는 전압보다 전류가 90도 진상이 되도록 합니다.

Ia와 Vbc, Ib와 Vca, Ic와 Vab로 조합하여 계전기에 결선합니다.

 

#3상 단락시 동작특성

[그림 17]의 Ia와 Ia'는 다음과 같이 정의됩니다.

 

• Ia : 역률 1일 때 A상 단락전류
• Ia' : 지상역률 0일 때 A상 단락전류

 

[그림 18]과 같이 역률에 상관없이 모든 역률에서 동작함을 알 수 있습니다.

 

90도 진전류법 3상단락 특성

 

#2상 단락시 동작특성

B, C상이 단락인 경우 Ib와 Ib'는 다음과 같이 정의됩니다.

 

• Ib = - Ic
• Ib' : 지상역률 0일 때 B상 단락전류

 

90도 진전류법 2상단락 특성

 

B, C상 단락시 B상 계전기의 동작특성은 [그림 20]과 같습니다.

그리고 C상 계전기의 동작특성은 [그림 21]과 같습니다.

 

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