[기사/실무] 기동전류와 계전기의 오동작 방지(Inrush current & Relay protection)

이번 시간은 기동전류에 대해 먼저 알아보고,

기동전류로 인해 발생할 수 있는 계전기 오동작을

어떤 방식으로 방지 하는지 알아보는 시간을 가져 보도록 하겠습니다.

 

1. 기동전류 (Inruch current)

 

전동기를 가압할 때 가장 단순하고 쉬운 방식이 직입 기동방식입니다. 하지만 이런 직입기동 방식을 선택할 경우 큰 Risk가 따르게 되는 데 이것이 바로 inrush current 기동전류입니다. 기동전류는 쉽게 설명하자면 멈추어 있는 전동기를 시동하기위해 필요한 전류를 말합니다. 예를 들어 멈추어 있는 물체를 밀어서 움직이기 위해서는 최대 정지 마찰력 보다 큰 힘을 가하여야 합니다. 여기서 최대 정지 마찰력의 힘을 기동회전력이라고 하며 구속된 회전자를 회전시키는 힘 또는 출발 회전력이라 일컫습니다.

출처 - 효성 중공업 기술자료

위 그래프 처음 큰 전류가 들어간이후 점차 토크가 정상화되면 전류도 함께 줄어드는 모습을 볼 수있습니다.  이때 발생하는 기동 전류는 약 5~7 배의 전류가 발생하게 됩니다. 그렇다면, 이러한 전류가 계통에 끼치는 영향은 무엇일까요?

 

2. 기동전류가 계통에 끼치는 영향

 

2-1. 기동전류로 인한 전압강하

 

먼저 기동전류가 계통에 끼치는 영향을 알아보기 전에 기동전류로인한 전압강하의 크기를 먼저 알아보도록 하겠습니다.

2-2. 기동전류가 계통에 끼치는 영향

 

기동전류로 인한 순간 전압강하가 17.29%에 달한다는 것은 계통에 치명적인 단점으로 작용합니다.(해당 과정에서 많은 가정을 하였습니다.) 첫 번째는 Motor의 27 보호요소의 Setting치가 기본적으로 80%~70%값으로 적용되며 이는 차단기 Trip으로 연결될 가능성을 높이게 됩니다.

 

두 번째는 Motor가 기동을 시작하게 되면 기존에 기동중이던 전동기에도 큰 타격을 줍니다. 전압강하로 인해 운전중이던 전동기의 전압이 떨어지게 되면, 동일 출력을 내기 위해 과전류가 발생하여 Trip을 유도하거나, 토크발생에 문제가 생겨 계통내 타격을 주게 됩니다.

 

기동전류에 대한 방안은 추후 작성토록 하겠습니다.(이번 주제와 맞지 않음)

 

3. 기동전류에 따른 계전기 Setting 방식

 

기동전류에 민감한 과전류계전기(51) 방식과 비율차동계전기(87M)에 대해 알아보겠습니다.

전기기사를 공부하다 보면 비율차동계전기와 Inrush current에 대한 방안으로 아래에서 3가지 이상을 알고 있을 것입니다.

첫 번째 감도 저하법의 경우 동작코일에 전류를 감소시키기위해 TIMER를 시설하는 방식입니다.

두 번째는 고조파억제법입니다. 87보호요소의 경우 고조파에 의해 TRIP이 되는경우가 많아 고조파를 억제할 수 있도록 고조파 억제필터를 시설하는 방식입니다. 

세 번째 방법은 차동동작 코일의 전류를 비교하는 방식입니다.

마지막 MCCB용량증대는 직입기동으로인해 발생하는 기동전류로 인한 TRIP을 방지하기 위해 더 큰 용량의 MCCB를 사용하는 방식입니다.

 

위 내용은 전기기사를 공부하면서 습득하신 내용일 것입니다.

 

하지만 요즘은 IED를 통한 BLOCK을 이용한 방식을 선호하게 되었습니다. 과전류를 감지하는 보호요소를 이용하여 한시계전기로 사용하게되고, 동시에 기동전류(순간과전류)를 감지하는 50H를 이용하여 BLOCK을 잡게 되는 것입니다.

기동전류로 인해 발생하는 전류로인해 먼저 50H가 동작을 하면 51을 BLOCK하여 TRIP신호를 보내지 못하게 하는 원리입니다.

 

긴글 읽어주셔서 감사합니다.