KR100358197B1 - 보호 계전기 시험보조장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보호계전기를 시험하는 시험보조장비에 관한 것으로, 시험될 계전기에 선택적으로 인가 전압을 공급하기 위해 병렬로 배치된 복수의 전원 공급회로 각각과 연결된 복수개의 선택수단; 시험될 계전기에 선택적으로 인가 전류를 공급하기 위해 내부에 장착된 ZCT 에 소정 횟수로 미리 감겨 있는 시험선과 연결된 복수개의 ZCT 단자; 및 시험될 저전압 계전기의 입출력 단자 및 상기 ZCT 단자와 연결되어 상기 저전압 계전기 시험시 전압을 조정할 수 있는 가변저항을 포함하는 것을 특징으로 하여, 지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 시험보조장비를 사용하여 각종 계전기를 시험하면, 종래 계전기 시험에서 있어 왔던 시험기 운반의 불편함을 해소하여, 운전중 또는 정지중 모두의 경우 언제나 장비의 시험이 가능하고, ZCT 및 경보, 제어 전원 회로에 시험선을 포설하지 않고도 시험을 할 수 있어, 시험 시간이 크게 단축될 수 있고, 보호계전기 취외 후 일정한 한 장소에서 시험을 할 수 있어서 장비를 이동시킬 필요가 없는 등의 효과가 있다.

Description

보호 계전기 시험보조장비{Tester For Relay}

본 발명은 보호 계전기를 시험하는 시험 보조 장비에 관한 것으로, 특히 상기 계전기를 시험하기 위해 보조적으로 현장 설비의 신호를 공급받아야 하는 부분과 계전기 연결장치 부분을 장비화 하여 시험장비를 현장으로 이동하지 않고도 상기 계전기를 일정한 장소에 이동시켜 현장 설비 계통을 차단하지 않고도 시험이 가능한 시험보조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 보호 계전기는 전력 계통의 어딘가에 단락 또는 지락사고 발생시 그 부분을 신속히 계통의 다른 부분과 분리하도록 지령하는 역할을 하는 장비로서, 미리 규정한 전기량 또는 물리량에 따라 전기회로를 제어하는 기능을 가지고 있으며, 정보를 어느 전기 회로에서 다른 전기회로로 전달하는 역할을 하는 장치로서, 전력계통 또는 기기 보호, 개폐 서지나 낙뢰에 의한 이상 전압에 대한 기기 절연파괴 방지, 발전기, 변압기, 송전선, 부하에 있어서 과부하에 의한 설비 소손 또는 열화 방지, 전력계통 구성 설비 절연 파괴에 의한 고장 발생시 신속한 회로 차단 등을 수행한다.

즉, 전력계통의 어딘가에 단락 또는 지락 사고 발생시, 그 부분을 신속히 계통의 다른 부분에서 분리되도록 지령을 하고, 전력 설비의 파괴를 가져오는 장시간 과부하 또는 회전기 과속도와 같은 이상 운전 또는 계통의 다른 부분에 악영향을 주는, 동기기 스텝-아웃(step-out) 또는 계자 상실 등의 이상 운전에 대해서도 동일한 처리를 하는 임무를 가지고 있다.

보호 계전기의 종류에는, 전류의 열효과에 의해 동작하는 열동 계전기, 세팅된 전류치에서 동작하는 전류 계전기, 보호 구간에 유입하는 전류와 보호 구간에서 유출되는 전류의 벡터차를 판별하여 동작하는 차동 계전기, 예상값 이상의 전류인 경우 동작하는 과전류 계전기 등이 있는데, 본 발명에 적용되는 계전기에는, 각종 모터나 펌프 등을 지락 전류로부터 보호하기 위한 제어반 계전기 및 지락 전류로부터 권선을 보호하기 위한 비상 디젤 발전기 보호반 계전기로서, 구체적으로 접지를 통한 전류 변화에 따라 동작하는 50GS 또는 D/S 50GS 계전기가 포함되고, 추가로, 저전압으로부터 모선을 보호하기 위한 저전압 계전기(SVF3)가 포함된다.

한편, 계전기에는 지락 사고가 발생했을 때 흐르는 영상전류를 검출하여 접지 계전기에 의해 차단기를 동작시켜 사고 범위를 줄이는 역할을 하는 영상 변류기(ZCT)가 있다.

일반적으로, 상기 ZCT 는 회로가 정상인 경우에는 장비 내에서 발생된 자속은 서로 상쇄되어 전류는 발생하지 않지만, 회로에 전류의 누전이 발생하면 ZCT 에 누전전류에 의한 자속이 발생하여 2차 권선에 전압이 유기되고, 이것이 증폭부에서 증폭되어 트립 코일로서 전로의 개폐기구를 동작시켜 전기를 차단하게 된다. 따라서, 계전기를 시험하는데 있어서, 상기 ZCT 에 전류를 인가하고 DC 전원 및 경보단자를 연결하여 ZCT 를 동작시키는 단계가 수반된다.

이러한 계전기의 시험을 위한 종래의 작업 방법은, 현장에서 시험장비에 이르는 시험 케이블을 포설하여 ZCT 에 전류를 인가하고 DC 전원 및 경보단자를 연결하여 시험을 하였다.

그런데, 종래의 계전기 시험 절차에서는, 시험해야 할 보호계전기가 실제 현장 여러 곳에 분산되어 위치해 있으므로, 각각을 모두 시험하기 위해서는 시험장비를 가지고 옮겨 다녀야 했다.

시험을 위한 절차는, 먼저, 피시험장비를 시험할 때 마다 3상 전력 케이블을 관통시킨 ZCT 에 시험선을 각 피시험장비를 시험할 때마다 감아서 설치하고 시험장비에 연결한다. 연결 한 후에는, 현장 판넬 50GS 케이스 경보 단자에서 시험장비에 시험선을 연결한다. ZCT 에 정격 전류(TAP 값)의 전류를 인가하여 동작을 확인한 후, 정격 전류의 150% 를 인가하여 동작 시간을 측정한다. 그리고 나서, 저전압 계전기(예를들어, SVF-3)를 가변저항(예를들어, 400Ω)을 판넬에서 분리하여 계전기에 연결하여 시험하게 된다. 이러한 종래 작업방법에 따른 결선도를 도 1에 도시하였다.

상기 설명한 바와 같은 종래 작업방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 시험장비의 이동이 수반되면서 ZCT 및 50GS 케이스 단자와 시험장비 시험선을 연결해야 하는 관계로, 실제 시험에 앞선 사전 작업에 많은 시간이 소요되며. 복수개의 시험선을 각각 정확히 구분하여 현장 설비의 해당 단자에 연결해야 하는 불편함이 있고, 또한, 상기 시험선이 불량한 경우에는 정확한 시험이 어려운 경우도 발생하기도 하는데, 더 중요한 점은, 현장 설비인 ZCT 에 시험을 위해서는 TAP 값의 150% 를 인가하게 되어 ZCT 에 부담이 가해진다는 것이다. 또한, 계전기 시험을 위해서는 부하가 차단된 상태에서만 시험이 가능하다.

본 발명은 상기 종래의 작업 방법에서의 불편함을 해소하기 위해 안출된 것으로, 계전기 시험시 시험장비를 현장으로 이동하지 않으면서 계통 부하도 정지시키지 않은 상태에서 각종 계전기를 보다 용이하게 시험할 수 있는 보호계전기 시험보조장비 및 그 장비의 설계방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 시험장비를 사용한 계전기 시험시 작업을 위한 결선상태를 보여주는 개략도;

도 2는 본 발명에 따른 시험보조장치 전면도의 예시도;

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 시험보조장비 내부의 정면도 및 측면도;

도 4a는 본 발명에 따른 시험보조장비의 각 단자와 외부와의 시험선이 연결되는 터미널 보드를 설명하는 도;

도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 시험보조장비의 뒷면 단자 예시도 및 트립 회로도;

도 4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 시험보조장비에 사용되는 가변저항의 개략도;

도 4d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 시험보조장비에 사용되는 영상변류기의 개략도; 및

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 시험보조장비의 개략적 회로도이다.

본 발명에 따른 시험보조장비는, 시험될 계전기에 선택적으로 인가 전압을 공급하기 위해 병렬로 배치된 복수의 전원 공급회로 각각과 연결된 복수개의 선택수단; 시험될 계전기에 선택적으로 인가 전류를 공급하기 위해 내부에 장착된 ZCT 에 소정 횟수로 미리 감겨 있는 시험선과 연결된 복수개의 ZCT 단자; 및 시험될 저전압 계전기의 입출력 단자 및 상기 ZCT 단자와 연결되어 상기 저전압 계전기 시험시 전압을 조정할 수 있는 가변저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 시험보조장비 설계방법이 제공되는데, 상기 방법은, 영상전류를 검출하여 누전전류에 의한 자속 발생시 트립 코일로서 회로를 개폐시키는 영상변류기(ZCT)를 내부에 배치하고, 시험될 계전기에 인가되는 제어전압을 선택적으로 공급하기 위한 토글 스위치를 구성하고, 시험될 계전기에 인가되는 전류를 선택적으로 공급할 수 있도록 상기 ZCT 에 감기는 권선수를 시험될 계전기에 대응하는 횟수로 미리 감아 구성하는 것을 특징으로 한다.

지금부터 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 적절한 실시예를 단지 예의 방법으로 설명하도록 하겠다.

본 발명에 따른 시험보조장비는 ZCT 를 내장하고 있어, 실제 장비 시험시 피시험기인 50GS 또는 D/G 50GS 의 판넬과의 시험선 연결만을 통해 시험이 가능하다. 한편, 시험될 계전기의 앞면 판넬에 설치되어 있는 트립(trip) 릴레이 크기가 크므로, 일반 소형 릴레이에 저항을 연결하여 판넬 트립 릴레이 저항과 매치되도록 되어 있다.

50GS 는 대부분의 제어전원을 직류 120V 를 사용하지만, D/G 50GS 는 직류 24V 를 사용하기 때문에, 본 발명에 따른 시험보조장비에서는 토글 스위치를 사용하여 상기 두 계전기 각각에 대한 제어 전원을 별도로 공급할 수 있도록 구성하고, 경보 회로는 공통회로로 구성되어 있다.

또한, 일반 50GS 및 D/G 50GS 는 인가 전류가 각각 다르기 때문에, ZCT 에 각각 2회 및 4회로 시험선을 감아 시험선을 인출하였다. 이렇게 시험선의 감는 횟수를 다르게 하는 것은, 시험선의 감긴 횟수에 따라 인가 전류를 조정할 수 있기 때문이다.

한편, 저전압 계전기(SVF-3)의 경우에는, 시험시마다 가변 저항을 설정하여 계전기에 연결해야 하는 불편함을 없애기 위해, 가변저항을 소정값, 예를들어 400Ω으로 설정해 놓은 후 시험장비에 장착하도록 함으로써, 가변저항의 조정 없이 바로 시험을 가능할 수 있도록 하였다.

이러한 설비 세팅에 의해 부하 운전중에도 계전기 시험이 가능할 수 있다.

지금부터 본 발명에 따른 시험보조장비의 구성 및 동작을 보다 상세히 설명하도록 하겠다.

(제1 실시예)

본 제1 실시예는 50GS 장비의 시험보조장비에 관한 것이다.

도 2를 참고하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 50GS 용 시험보조장비의 외부 결선도가 도시되어 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 시험보조장비에는 저전압 계전기의 입/출력 단자로서 SVF-3 22TR Aø Bø Cø단자가 있고, 일반 50GS 와 D/S 50GS 제어 전원을 구분하기 위해 사용되는 토글 스위치로서 Ry A 및 Ry B 가 있다. 그리고, ZCT 에 공급되는 전류를 반으로 줄여주는 ZCT 입력단자로서 ZCT 2회 및 ZCT 4회가 있는데, 상기 2회 및 4회는 앞서 설명한 바와 같이 시험선의 감은 횟수에 대응한다. 그리고, 50GS 동작시 경보를 발생하는 경보 단자(Alarm)가 있고, 상기 토글 스위치(Ry A) 온(on)시 DC 12V를 공급하고, 상기 토글 스위치(Ry B) 온시 DC 24V 를 공급하는 DC 120 및 DC 24 단자가 있다.

다음으로, 도 3을 참고하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 50GS 용 시험보조장비의 정면도 및 측면도가 도시되어 있는데, 장비의 외부 케이스와 입/출력 단자, 경보 단자 및 ZCT 입력 단자를 볼 수 있다.

도 4a를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 시험보조장비와 피시험 장비를 연결하는 단자대인 터미널 보드의 세부도가 도시되어 있다.

그리고, 도 4b를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 50GS 용 시험보조장비의 뒷면 단자 및 트립 회로도로서, 지락 전류 입력 단자인 3번 및 4번 단자로서 TB-21 및 TB-22 단자가 있고, 일반 50GS 트립 릴레이 단자로 Ry A(10.48(㏀)) 및 저항(2.4(㏀) 25W) 단자가 있고, D/G 50GS 트립 릴레이 단자로 Ry B(10.48(㏀)) 및 저항(1(㏀) 25W) 단자가 있고, 제어 전원을 구분하기 위해 사용되는 스위치로서 토글 스위치(Ry A) 및 토글 스위치(Ry B)가 있으며, 경로 회로 접점으로서 Ry A-a 및 Ry B-b 접점이 배치되어 있다.

그리고, 도 4c를 참고하면, 본 발명에 따른 시험보조장비에 사용되는 저전압 계전기 전압을 조정할 수 있는 가변 저항을 설명하는 도이다.

다음으로, 도 4d를 참고하면, 시험될 계전기의 ZCT 부담을 감소시키기 위해 시험선 감은 횟수 별로 구분하여 연결되는 ZCT 단자의 내부 배선도가 도시되어 있다. 상기 ZCT 단자에 연결하는 한 예를 들면, 인가 전류가 30A인 경우, 감은횟수가 2이라면 15(A)에 연결한다.

(제2 실시예)

도 5를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 50GS 용 시험보조장치의 개략적 결선도가 도시되어 있다. 본 제2 실시예는, 작업 공간이 협소한 곳 또는 원자력 발전소와 같은 오염 가능성이 있는 1차 지역에서 사용할 수 있도록 경량화 된 장치로서, 50GS 전용으로 사용할 수 있도록 구성된 회로이다.

도 5에 도시한 결선도를 제외하고 구체적인 단자 배치는 앞서 설면한 도 1에 기초하여 설명한 제1 실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록하겠다.

지금부터, 위에서 설명한 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 시험보조장비의 동작을 설명하도록 하겠다.

1. 50GS 및 D/S 50GS 용 시험보조장비 동작

먼저, 토글 스위치(Ry A)를 온 시킨다(D/G 50GS의 경우에는 토글 스위치(Ry B)를 온 시킨다). 다음으로, 제어전원 DC 120V를 단자 7(+) 및 8(-)에 인가한다(D/G 50GS 의 경우에는 DC 24V 를 인가함). TAP 정격에 맞도록 전류를 ZCT TB-17(020) 및 TB-18(021) 단자에 인가한다. 예를들어, 30A 인 경우에는 15(A)을 인가한다.

영상전류는 ZCT 출력단자인 TB-21(024) 및 TB-22(025)를 통해 계전기 뒷면의 단자 3번(TB-21(024)) 및 4번(TB-025)) 단자에 인가하여 Ry A 를(D/S 50GS 인 경우에는 Ry B) 여자시킨 다음, Ry A-a(D/S 50GS 인 경우에는 Ry B-b) 접점이 닫히면서 차단기 트립 신호 및 경보를 발생시킨다.

2. 50GS 용 시험보조장비 동작

TAP 정걱에 맞도록 ZCT 에 전류를 인가하여 ZCT 2차측 영상 전류가 계전기 3번 및 4번 단자를 통해 Ry 를 여자시키게 하면, a 접점이 동작되어 트립과 동시에 경보가 발생하게 된다.

본 시험의 경우는, D/S 50GS 및 SVF-3 장비의 시험은 할 수 없으나, 1차 오염지역에서 간편하게 운반할 수 있는 경우에 대한 시험으로서, 일반 50GS 장비만 시험가능하다.

한편, 계전기를 시험하는데 있어서, 저전압 계전기 SVF-3 용 보조시험장비 동작은 먼저, 가변저항이 400Ω되어 있는지 D.M.M 으로 측정한 다음, 본 발명에 따른 시험보조장비에서 가변저항 TB-11, TB-12, TB-16 단자에서 드롭-아웃(drop-out) 전압을 측정하여 수행한다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 시험보조장비를 사용하여 각종 계전기를 시험하면, 종래 계전기 시험에서 있어 왔던 시험기 운반의 불편함을 해소하여, 운전중 또는 정지중 모두의 경우 언제나 장비의 시험이 가능하고, ZCT 및 경보, 제어 전원 회로에 시험선을 포설하지 않고도 시험을 할 수 있어, 시험 시간이 크게 단축될 수 있고, 보호계전기 취외 후 일정한 한 장소에서 시험을 할 수 있어서 장비를 이동시킬 필요가 없는 등의 효과가 있다.

지금까지 설명은 본 발명의 이해를 위해 적절한 실시예에 대한 것으로, 본 발명이 이것으로 제한되는 것은 아니며, 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 첨부한 특허청구범위의 범위 및 정신을 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변형이 가능함은 명백한 것이다.

Claims (7)

1. 시험될 계전기에 선택적으로 인가 전압을 공급하기 위해 병렬로 배치된 복수의 전원 공급회로 각각과 연결된 복수개의 선택수단;

   시험될 계전기에 선택적으로 인가 전류를 공급하기 위해 내부에 장착된 ZCT 에 소정 횟수로 미리 감겨 있는 시험선과 연결된 복수개의 ZCT 단자; 및

   시험될 저전압 계전기의 입출력 단자 및 상기 ZCT 단자와 연결되어 상기 저전압 계전기 시험시 전압을 조정할 수 있는 가변저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 계전기 시험보조장비.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가변저항값은 400Ω으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 계전기 시험보조장비.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 시험될 계전기는 접지를 통한 전류 변화에 따라 동작하는 50GS 또는 D/S 50GS 계전기 중 하나이고,

   이 경우, 상기 전원 공급회로는 병렬로 연결된 저항과 코일로 구성되며,

   상기 저항과 코일값은 각각 상기 시험될 계전기가 50GS 인 경우에는 2.5㏀ 및 10.45㏀ 이고, D/S 50GS 인 경우에는 1㏀ 및 10.45㏀ 인 것을 특징으로 하는 계전기 시험보조장비.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 ZCT 에 감겨있는 시험선의 감김 횟수는, 2회 및 4회 인 것을 특징으로 하는 계전기 시험보조장비.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 50GS 또는 D/S 50GS 중 어느 하나의 장비만 시험하기 위해, 그 계전기에 대응하는 선택수단 및 ZCT 단자 각각 하나씩만 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 계전기 시험보조장비.
6. 영상전류를 검출하여 누전전류에 의한 자속 발생시 트립 코일로서 회로를 개폐시키는 영상변류기(ZCT)를 내부에 배치하고, 시험될 계전기에 인가되는 제어전압을 선택적으로 공급하기 위한 토글 스위치를 구성하고, 시험될 계전기에 인가되는 전류를 선택적으로 공급할 수 있도록 상기 ZCT 에 감기는 권선수를 시험될 계전기에 대응하는 횟수로 미리 감아 구성하는 것을 특징으로 하는 계전기 시험보조장비 설계 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   저전압 계전기 시험을 위해 400Ω고정값을 가지는 저항을 더 장착시켜 가변저항 조정없이 시험이 될 수 있도록 하는 것을 특징으로 계전기 시험보조장비 설계 방법.