전력계통 최후의 보루 | 저주파수 계전기(UFR) 실무 운전 핵심 노하우

오늘은 전력계통의 안정도를 지키는 최후의 보루, 저주파수 계전기(UFR)의 제어운전 및 이상 시 조치요령에 대해 알아보겠습니다. 실무에서 바로 적용할 수 있는 UFR의 핵심 스위치 조작법과 고장 대응 방법을 표와 함께 쉽게 정리해 드립니다.

핵심 요약

• 저주파수 계전기(UFR): 계통 주파수 저하 시 비중요 부하를 자동 차단하여 전력계통의 붕괴를 막는 보호 장치
• 조작 시 주의사항: 기기 조작 시 발생하는 개폐 서지로 인한 오동작을 막기 위해 전원 투입/차단 순서를 반드시 준수
• 동작 후 조치: 반드시 급전지시에 따라 움직여야 하며, Keep Relay의 특성을 이해하고 단계별 복구 절차 수행

 

1. 저주파수 계전기(UFR)의 개요

저주파수 계전기(UFR, Under Frequency Relay)는 대형발전기 탈락 등으로 인해 전력계통의 주파수가 일정치 이하로 떨어졌을 때 동작합니다. 계통 주파수의 추가적인 저하를 억제하고 안정도를 회복시키기 위해 비중요 부하를 단계별로 자동 차단하는 매우 중요한 장치입니다.

이와 반대로 발전소에 설치되는 과주파수 계전기(OFR, Over Frequency Relay)는 부하가 급격히 차단되어 발전기 회전수와 주파수가 상승할 때 동작하여 발전기의 손상을 방지하는 역할을 합니다.

 

UFR PNL(AI 이미지)

 

2. UFR 제어 스위치 종류 및 역할

배전반에 설치된 UFR 제어 스위치들의 명칭과 용도를 정확히 파악하는 것은 오조작을 예방하는 첫걸음입니다.

기호	명칭	용도
1	8R	UFR 배전반의 제어전원 On/Off
2	ON/OFF Push Button SW	Trip Line On/Off
	Lamp Test Push Button SW	Annunciator의 Lamp 상태 확인용 On/Off
	Bell Stop Push Button SW	배전반의 경보음 정지
3	Reset Push Button SW	저주파수계전기 동작 시 Reset Button
	Horn On/Off SW	배전반의 경보음 On/Off (무인 변전소는 Off 운전)
4	43PD or 43PDA	저주파수계전기 입력용 PT 절환 SW
5	D/L 별 #1,2 UFR 및 Off SW	배전반에 UFR이 2대 설치된 경우 D/L별 #1,2 UFR 절체 및 Trip Line 분리 SW

 

3. 안전한 UFR 배전반 운전 요령

UFR은 민감한 기기이므로 조작 시 특히 서지(Surge) 유입에 주의해야 합니다.

• 변전설비 조작 시 주의: 기기 개폐 서지 유입이나 아크에 의한 과도전압 유기 등으로 오동작할 수 있으므로, 조작 시 반드시 Trip Line 스위치(기호 2)를 Off 해야 합니다. 단, 154kV 측 PT Source를 사용하므로 22.9kV 측 조작 시는 제외됩니다.
• 전원(8R) 조작 금지: UFR이 'On' 상태일 때 8R(기호 1) 스위치를 조작해서는 절대 안 됩니다. DC 전원을 On/Off 할 때 발생하는 서지로 인해 오동작할 우려가 있으므로, 반드시 기호 2 스위치를 Off 한 후 8R을 조작해야 합니다.
• PT 절환 SW 조작: 계통 변경 등으로 보호 대상 설비를 다른 모선으로 절체 할 때, 43PD/43PDA 스위치(기호 4)는 조작 직전에 절환 하려고 하는 모선 또는 가압되어 있는 모선 측으로 절환 합니다.

 

4. UFR 동작 및 이상 시 조치 요령

UFR이 동작했을 때 임의로 조작하는 것은 2차 사고를 유발할 수 있습니다. 반드시 급전지시에 따라 복구 조작을 시행해야 합니다.

UFR 동작 시 차단기 Trip 회로는 Keep Relay에 의해 구성되며, 차단기 Trip 신호와 재폐로 Blocking 신호를 동시에 출력합니다. (※ Keep Relay: 별도 신호를 주어 Reset 하기 전까지 접점 상태를 계속 유지하는 릴레이)

 

[정상 동작 시 단계별 복구 요령]

1. 1단계: Bell Stop (경보 정지)
2. 2단계: 관련 변전소(S/S)의 UFR TRIP 선로 43RC S/W를 OFF
3. 3단계: UFR Reset
4. 4단계: 계통 주파수가 회복되어 안정화되면, 급전 지령에 따라 해당 배전선로(D/L)의 차단기를 투입

[이상 시 조치 요령]

• UFR이 명백히 오동작한 것으로 판단될 경우, Reset 후 즉시 차단기를 투입합니다.
• 만약 UFR 동작 후 Reset을 했는데도 차단기 투입 시 재차 Trip이 발생한다면, 보호배전반 이면에 있는 Keep Relay가 정상적으로 Reset 되었는지 확인해야 합니다.
• 전력 확보 행사 시: 급전지시에 따라 해당 선로의 Trip Line(기호 5)만 분리하거나 대체 부하 확보를 위해 #1, 2 UFR로 절체 합니다.

 

5. 육지 및 제주계통 UFR 운영 현황

현재 우리 계통의 육지 지역은 1단계(59.0Hz)부터 6단계(58.0Hz) 및 후비 보호(59.0Hz, 12초 지연)를 포함하여 총 7단계로 UFR을 운영하고 있습니다. (전체 부하의 40.95% 차단 설정)

 

[육지계통 운영 기준]

차단단계	주파수[Hz]	동작시간	필요차단량 (%)	필요확보량 (%)
1단계	59.0	0.1sec	6%	6.30%
2단계	58.8	0.1sec	6%	6.30%
3단계	58.6	0.1sec	6%	6.30%
4단계	58.4	0.1sec	6%	6.30%
5단계	58.2	0.1sec	6%	6.30%
6단계	58.0	0.1sec	5%	5.25%
후비	59.0	12sec	4%	4.20%
계			39%	40.95%

 

[제주계통 운영 기준]

차단단계	주파수 [Hz]	동작시간	필요차단량 (%)	필요확보량 (%)
1단계	59.2	0.17sec	10%	10.5%
2단계	59.0	0.17sec	10%	10.5%
3단계	58.6	0.17sec	10%	10.5%
4단계	58.4	0.1sec	10%	10.5%
5단계	58.0	0.1sec	7%	7.35%
6단계	57.6	0.1sec	5%	5.25%
계			52%	54.6%

 

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지금까지 UFR(저주파수 계전기)의 운전 방법과 이상 시 조치 요령에 대해 살펴보았습니다. 전력계통의 붕괴를 막는 최후의 보루인 만큼, 조작 시 서지에 유의하고 급전지시에 따른 정확한 단계별 복구 순서를 숙지하는 것이 필수적입니다. 현장 실무에 많은 도움이 되시길 바랍니다!