오결선 시 사고파형 분석 (Feat. 잔류회로 결선)

잔류회로결선으로 사용하던 계전기에서 N상 Trip이 발생되었습니다.
이에 따라 어떤 보호요소를 통해 어떻게 Trip이 발생되었는지 알아 보도록 하겠습니다.

1. Trip 개요

MV측 차단기의 CT결선을 잔류회로결선을 이용하는 차단기 입니다. 잔류회로 결선은 R S T 상의 귀로를 엮어 N상으로 받는 결선 방법 이었습니다. (N상의 전류를 파악하는 방법은 ZCT 결선 이나 잔류회로 결선을 채택합니다.)
잔류회로 결선에 대하여 이해하고 싶다면 아래 링크를 통해 알아 보시면 됩니다.
https://retriever12.tistory.com/25

잔류회로 결선 vs ZCT결선 (Residual Current Circuit & ZCT Circuit)

판넬의 외부에서 부터 연결되는 전류선을 CT 1차측, 판넬 내부의 CT를 거쳐 나오는 전류를 CT2차측이라 지칭합니다.
배선 업체의 실수로 MV측으로 들어오는 전류의 CT 1차측 결선을 R S T N 상으로 엮어야 할 선을 N S T R 로엮어 발생한 사고 입니다.

아래 그림을 통해 알아 보도록 하겠습니다.

2. 차단기의 사용 보호요소

위 그림과 같이 배선이 된다면 발생할 수있는 사고는 어떤 사고들이있으며, 어떻게 검출해 낼 수 있을까요?
기본적으로 배선을 잘못하게되면 일어날 수 있는사고는 다음과 같습니다.

이번에 발생한 사고의 경우 2번에 해당합니다.

그렇다면 위의 사고형태는 어떤 방식으로 검출을 해내야 할까요?
기본적으로 사용하는 방법은 결선을 할 때 위상측정기를 통해 전압전류의 위상을 측정하여야합니다.
하지만, 기본적으로 무부하 상태일 때 위상을 측정하므로 전류의 위상을 측정하기는 어렵습니다.

그렇다면, 계전기의 보호요소를 사용하여야 합니다.
기본적으로 사용하는 보호요소는 46과 47 (역상전류, 역상전압 계전기)입니다.
(자세한 내용은 아래 링크를 통해 알 수 있습니다.)
https://retriever12.tistory.com/84

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

3. 사고 결과 및 TRIP 검출 방식

위 사고의 경우에는 46, 47계전기를 사용하지 않았으며, 부하를 돌리기 직전까지 검출을 해내지 못하였다가 발생한 사고입니다. 먼저 위 상황 (1.Trip개요의 그림)을 보게되면 결선방향이 N상과 R상의 오결선이된 상황입니다.

위 그림에서 발생할 전류 전압 페이저를 그려보게 되면 다음과 같습니다.

위와 같이 a상의 전류는 180도 꺽인 방향으로 향하게 됩니다.(전압의 경우 오결선이 아니므로 정상상태)
하지만, 계전기에 나타난 영상전류는 Ia상의 전류값으로 인지 하지 않습니다.
기본적으로 Ia 전류를 정상전류로 인지한 상태이므로 N상전류는 같은방향의 전류의 2배 전류가 흐르게 됩니다.
(기존 Ic Ib 전류의 합 + Ia로 들어오는 전류 = N상전류)

결론적으로 계전기에 측정된 N상전류는 다음과 같습니다.

높은 N상전류로 인해 51N 이 먼저 동작하게 됩니다. 51N을 기본적으로 Very inverse라 하였을 때 2배의 전류가 흘러 기존 영상분이 발생하였을 때 보다 더 빠르게 동작을하게 됩니다.

페이저를 볼 때 전압, 전류의 위상을 보고 전압이 일그러지지 않았는데 전류가 일그러 졌거나, 전류가 일그러지지 않았는데 전압이 일그러 졌을경우 상오결선을 먼저 확인해 보아야 합니다.

긴글 읽어주셔서 감사합니다.