[실무] 46 :역상전류 계전기 & 47: 역상전압 계전기(Negative sequence Relay)

이번 포스팅은 역상전류 계전기 와 역상전압 계전기 46,47에 대하여 

알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

역상전류,전압계전기의 동작요소는 무엇이며 어떠한 방식을 통해 동작을 하는가

알아보겠습니다.

 

1. 역상 보호

 

역상 보호란 결상 또는 부하의 불평형 상회전 방향의 반전 등으로 인해 3상 계통에 역상분 전류가 흐르게 되는 것을 방지하기 위한 보호 방식입니다. 이러한 사용 예시는 다음과 같습니다.

 

첫 번째 경우는 1차측 Fuse로 보호되는 주변압기의 1상의 fuse가 용단되어 단상공급이 될경우를 대비하여 역상과전류 계전기를 설치하하는 경우입니다. (60을 검출 할때 역상 전압 계전기가 사용되는데 아래 링크를 이용하시면 이해하시는데 도움이 됩니다.)

https://retriever12.tistory.com/53

[실무] 60 : 전압 평형 계전기 (Fuse Fail Relay)

두 번째 경우는 Motor보호에 사용됩니다. 전동기의 경우 전압과 전류의 요소 변화에 민감하고 역상요소가 들어오게 되면 치명적인 영향을 받게 됩니다.(전동기가 발전기로 사용됨) 따라서 역상과전압계전기를 주로 사용하며 전원측에서 차단이 될경우 결상검출도 가능하기는 하나 결상을 검출 할 때에는 위의 60요소를 사용합니다.

 

 

2. 역상전압계전기 &역상전류계전기

 

(설명의 이해를 돕기위해 역상전압계전기를 기준으로 설명하며 역상전류 계전기 또한 동작방식이 비슷하다는 것을 알아 주시기 바랍니다.)

위의 설명에서와 같이 역상전압계전기는 Motor Feeder에 주로 사용합니다. 그렇다면 어떻게 계전기가 역상전압을 파악하며, 어떤 요소에 의해 동작을 하는지 알아보겠습니다.

 

먼저 동작방식을 알아보기위해 역상페이저를 먼저 알아보도록 하겠습니다.

 

 

위와 같이 일반적으로 A상이 0도일 때 B상이 -120도, C상이 120도 의 균형을 이룬 상태가 정상 전압의 페이저 입니다.

그렇다면 역상의 경우는 A상이 0도일 때 B상이 120도, C상이 -120도가 됩니다.

 

 페이저가 사고로인해 우측그림(역상 정압 페이저)상황이 된다면 계전기가 동작을 할까요?

정답은 동작은 하겠지만 사고시 우측그림(역상 전압 페이저)처럼 위상의차이가 예쁘게 균형을 이루지않습니다. 

 

전기공부를 하면서 왼쪽 정상전압 페이저처럼 균형을 이루어 각상이 120도가되어 회전할 것이라는 생각은 크나 큰 착각입니다. 위와 같이 아름다운 균형을 통해 전기가 전달된다면 좋겠지만 한전의 라인을 타고들어오는 전류, 전압은 크기 및 위상차이가 조금씩 차이가 있고, 정상 전압페이저의 오차범위 내에서 불균형을 이루며 들어오게 됩니다.

 

아래 그림을 통해 조금더 쉽게 이해해 보도록 하겠습니다.

 

 

위와 같이 한전에서는 해당 페이저를 기준의 틀에 벗어나지 않는다는 것으로 정상전압으로 판단합니다. 한전라인에서는 항상 균형적인 전압을 주는 것이 아닙니다.(조금 과장된 그림입니다.) 위와 같이 전압의 크기와 위상에는 오차가 있으며 균형이 120도가 되지 않을 수 있으며 그 크기가 각상의 전압의 크기와 동일 하지 않을 수 있습니다.

그렇다면 본론으로 돌아와서 역상 전압계전기가 동작하기위해서는 2가지 요소가 필요하게됩니다.

 

조금 씩 불균형으로 들어오는 전압과 전류를 계산하여 역상전압을 Monitoring하게되며 특정 P.U값을 초과하는 역상 전압이 발생하게 되면 그제서야 동작을 하게 되는 것입니다. 즉 전압의 크기와 각상의 위상변화로 인해 발생되는 역상전압의 위상입니다. V2가 역상입니다.

 

 

계전기는 위의 식을 통해 계속해서 전압과 전류의 Data를 분석하게 되며 예상 기준을 초과하거나 미달되는 전압 페이저를 보게되면 (일정시간 유지된다는 가정 하에) 차단기를 동작시키게 됩니다.

 

그에 따라서 계전기에서 P.U값이나 역상전압이 들어오는 시간 등을 정정계산 값으로 만들어 설정하며 전압전류가 기준틀 내에서 들어오는 것을 감시하는 것입니다.