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🔸1. 비율 차동 계전기란?
비율 차동 계전기는 변압기나 발전기처럼 대형 전기 설비를 보호하기 위해 사용되는 계전기입니다.
특히, **내부 고장(fault)**을 탐지하기 위해 입력과 출력 전류의 차이를 감시합니다.
🔸2. 기본 개념: “차동 보호”란?
✅ 원리:
- 보호하려는 설비(예: 변압기)의 입력 전류와 출력 전류를 각각 CT로 측정합니다.
- 정상상태에서는 입력 전류와 출력 전류가 거의 동일합니다.
- 고장이 내부에 발생하면, 입력과 출력 전류 사이에 **차이(차동전류)**가 생깁니다.
- 이 차이를 감지해 차동 계전기가 동작 → 차단기 트립합니다.
🔸3. 구성도
🔸4. 왜 “비율” 차동이라고 부르나요?
전류차가 작을 때는 무시하고, 일정 비율 이상일 때만 트립하게끔 설정합니다.
📌 비율 = 차동전류 / 평균전류
- 비율이 설정값 이상 → 트립
- 오동작 방지를 위한 기준선 설정이라고 보면 됩니다.
예를 들어,
- 평균전류가 100A인데, 차동전류가 5A면 → 비율 5%
- 만약 설정값이 10%라면 → 동작 안함
🔸5. 왜 CT가 필요할까?
CT (Current Transformer)는 큰 전류를 계전기가 계산 가능한 크기로 변환해주는 장치예요.
또한,
- CT는 고압, 대전류 설비 보호에서 표준 방식
- 고장 전류는 매우 큼 → CT를 사용해야 감지가 정확하고 계전기 과부하를 막을 수 있어요.
🔸6. 오동작 방지를 위한 고려사항
✅ ① CT 비율 보정
- 변압기는 일반적으로 델타-와이 결선 → 위상차 발생 (30°)
- CT 연결도 이를 고려해 조정해야 함 → 그렇지 않으면 정상상태에서도 차동전류가 생김 → 오동작
✅ ② 제한권선(Restraint Winding) 사용
- 불필요한 트립을 막기 위해, 계전기는 차동전류만 보는 게 아니라,
양쪽 전류의 평균값(또는 최대값)에 비례하는 제한 전류를 계산하여, 일정 수준 이상일 때만 동작함
✅ ③ 자계 포화 보정
- CT 포화 시 전류 왜곡 발생 → **기울기 보정 (slope setting)**을 이용해 오동작 방지
🔸7. 한줄 요약
비율 차동 계전기 = CT 2개 + 차동 전류 감지 + 비율 기준 비교 + 고장 시 트립
🔸8. 실제 사용 예
- 발전기 보호
- 변압기 내부 고장 보호
- 모터 보호
- 버스 보호 (Bus differential)
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