KR101187839B1 - 다기능 과전류형 모선 보호 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 23kV 모선 고장이 발생 또는 확대되는 것을 방지하고 고장 지속시간을 줄여 전력공급의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능한 23kV 모선 보호 시스템 및 그 방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명은, 23kV 배전선로 보호계전기 트립접점, 차단기 "a"접점, 타이머 한시동작 접점을 이용하여 23kV 배전선로 차단기 차단실패 여부를 검출하는 23kV 배전선로 차단기 차단실패 검출회로와; 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 "a"접점과 타이머 한시동작 "b"접점을 이용하여 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 투입 여부를 검출하는 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 투입 검출회로와; 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 과전류 계전기의 트립접점을 이용하여 고장전류를 검출하는 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 고장전류 검출회로를 구비하여 구성된다.

Description

다기능 과전류형 모선 보호 시스템 및 그 방법 {Multi-Functional Overcurrent Type Bus Protection System and Method Thereof}
본 발명은 송?배전을 목적으로 하는 변전소의 23kV 모선 보호 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 트립을 통해 고장구간을 최소화하고 고장지속시간을 줄일 수 있는 다기능 과전류형 23kV 모선 보호 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
154kV 변전소는, 발전소 또는 타 변전소로부터 154kV 송전선로를 통해 전력을 공급받아 주변압기를 이용하여 23kV로 변압하며, 이 변압된 전력을 23kV 모선을 통해 23kV 배전선로 등으로 공급한다.
도 1은 종래 기술에 따른 23kV 모선 구성방식 및 23kV 설비 보호 시스템의 일례를 나타낸 도면이다. 23kV 모선 구성방식은, 2중 모선 1차 차단방식으로서, 주변압기(1-1～4)는 주변압기 2차 차단기(3-1～4)와 단로기(5-1～8)를 이용하고, 배전선로(2-1～8)는 배전선로용 차단기(4-1～8)와 단로기(5-9～24)를 이용함으로써, 2개의 모선(6-1과 6-2, 6-3과 6-4, 6-5와 6-6, 6-7과 6-8)으로 이루어진 모선쌍 중에서 어느 한 쌍을 선택하여 연결하도록 되어 있다.
그리고, 주변압기 뱅크(Bank)별로 설치된 23kV 모선구분 차단기(7-1～6)와 단로기(5-25～36), 및 주변압기 2뱅크마다 설치된 모선연결 차단기(8-1～2)와 단로기(5-37～40)를 이용하여, 상시 주변압기별 배전선로 배분이나 휴전작업 등을 위해, 각 모선(6-1～8) 사이를 연결 또는 분리한다.
주변압기 #1M.Tr(1-1)은 모선 #40BUS(6-1)를 통해 배전선로 #1, 2D/L(2-1, 2-2)에 전력을 공급하고, 주변압기 #2M.Tr(1-2)은 모선 #45, 46BUS(6-2, 6-4)를 통해 배전선로 #3, 4D/L(2-3, 2-4)에 전력을 공급하며, 주변압기 #3M.Tr(1-3)은 모선 #41, 42BUS(6-3, 6-5)를 통해 배전선로 #5, 6D/L(2-5, 2-6)에 전력을 공급하고, 주변압기 #4M.Tr(1-2)은 모선 #47, 48BUS(6-6, 6-8)를 통해 배전선로 #7, 8D/L(2-7, 2-8)에 전력을 공급한다.
그리고 모선 #43BUS(6-7)는, 23kV 모선구분 차단기(7-3)가 개방되어 있고 주변압기가 연결되어 있지 않기 때문에, 가압되지 않는 무압 상태를 유지한다.
23kV 설비 보호 시스템은, 각 설비별 보호 계전방식에 따라 고장구간을 판정하고, 설비용 차단기를 개방시켜 23kV 모선을 보호한다.
주변압기(1-1～4)의 2차 측에서는, 과전류 계전방식을 적용하여, 이 주변압기의 2차 측에 고장이 발생하여 전류가 일정 기준값을 초과하게 되면, 단락 과전류 보호계전기(9-1～4) 또는 지락 과전류 보호계전기(10-1～4)가 한시 트립신호를 송출하여 해당 주변압기 2차 차단기(3-1～4)를 개방시키도록 함으로써 고장구간을 분리하도록 되어 있다(배전선로와의 보호협조를 위해 순시 트립은 사용하고 있지 않음).
23kV 배전선로(2-1～8)에서도, 과전류 계전방식을 적용하여, 배전선로 단락 또는 지락고장이 발생하여 전류가 일정 기준값을 초과하게 되면, 단락 과전류 계전기(11-1～8) 또는 지락 과전류 계전기(12-1～8)가 순시 또는 한시 트립신호를 송출하여 해당 배전선로 차단기(4-1～8)를 개방시키도록 함으로써 고장구간을 분리하도록 되어 있다.
모선의 경우, 전압별로 765kV 모선은 전압 또는 전류 차동방식, 345kV 모선은 전압 차동방식, 154kV 모선은 전류 차동방식을 적용하여, 모선고장 또는 차단기 차단 실패 시의 고장구간을 최소화시키도록 되어 있다. 그렇지만, 23kV 모선의 경우는, 보호 시스템이 없기 때문에, 모선에 고장이 발생하면 전력을 공급하는 주변압기(1-1～4)의 2차 측 보호를 위한 단락 과전류 계전기(9-1～4) 또는 지락 과전류 계전기(9-1～4, 10-1～4)에서 한시로 트립신호를 송출하여 주변압기 2차 차단기(3-1～4)를 개방시키도록 되어 있다.
상시에 주변압기별로 배전선로를 배분하기 위해, 23kV 모선구분 또는 모선연락 차단기를 투입해 2개의 모선을 연결하여 운전하는 경우에는, 23kV 모선 고장이 발생하면, 전력을 공급하는 주변압기 2차 차단기가 한시 개방되므로, 고장이 발생한 모선 뿐만 아니라 연결된 정상 모선까지 전력공급이 차단되어 정전이 되고, 이로써 고장시간이 길어진다.
23kV 모선 고장의 유형은 네 가지가 있다. 첫 번째로, 모선에서 단락 또는 지락고장이 발생하는 경우이다. 두 번째로, 23kV 배전선로에서 고장이 발생하면 보호계전기가 트립신호를 송출하여 차단기가 개방되도록 되어 있지만, 차단기가 내부 이상으로 개방되지 않아 23kV 배전선로 고장이 모선고장으로 확대되는 경우이다. 그리고 세 번째로, 모선구분 또는 모선연락 차단기를 이용하여 정상 가압모선을 고장 모선 또는 접지된 모선과 연결하여 고장을 타모선으로 확대시키는 경우이다. 마지막으로 네 번째는, 정상 가압모선에 접지를 취부하여 모선 고장이 발생시키는 경우이다.
도 2는, 상기의 23kV 모선 고장 유형별로 고장이 발생한 경우에서의 보호계전기에 의한 정전구간을 설명하기 위해 간략화한 종래의 기술에 따른 23kV 모선 구성방식 및 23kV 설비 보호 시스템의 일례를 나타낸 도면이다.
주변압기 #1M.Tr(1-1)은 모선 #40BUS(6-1)를 통해 배전선로 #1, 2D/L(2-1, 2-2)에 전력을 공급하고, 주변압기 #2M.Tr(1-2)은 모선 #45, 46BUS(6-2, 6-4)를 통해 배전선로 #3, 4D/L(2-3, 2-4)에 전력을 공급한다. 모선 #41BUS(6-3)는, 23kV 모선구분 차단기(7-1)가 개방되어 있고 주변압기가 연결되어 있지 않기 때문에, 가압되지 않는 무압 상태를 유지한다.
도 2a는, 도 2의 상시 운전상태에서 종래의 기술에 따른 23kV 배전선로 차단기 차단실패에 대한 예를 나타낸 도면이다. 도 2a에 나타낸 바와 같이, 배전선로 #3D/L(2-3)에서 단락고장이 발생한 경우는, 단락 과전류 계전기(11-3)가 트립신호를 송출하고 있다. 그렇지만, 배전선로 차단기(4-3)가 내부 이상으로 개방되지 않은 경우는, 고장이 지속되고, 이것을 배전선로 #3D/L(2-3)에 전력을 공급하는 주변압기 #2M.Tr(1-2)의 2차 측 단락 보호계전기(9-2)가 검출하여 한시 트립신호를 송출함으로써, 주변압기 2차 차단기(3-2)를 개방시킨다. 따라서, 고장발생구간인 배전선로 #3D/L(2-3)과 모선 #45BUS(6-2) 뿐만 아니라, 정상운전 중인 배전선로 #4D/L(2-4)과 모선 #46BUS(6-4)까지 정전이 되므로, 고장구간이 확대되고 고장시간이 길어지게 된다.
도 2b는, 도 2의 상시 운전상태에서 종래의 기술에 따른 23kV 모선에 고장이 발생한 경우에 대한 예를 나타낸 도면이다. 도 2b에 나타낸 바와 같이, 23kV 모선 #45BUS(6-2)에 지락고장이 발생한 경우는, 별도의 모선 보호 시스템이 없기 때문에, 모선 #45BUS(6-2)에 전력을 공급하는 주변압기 #2M.Tr(1-2)의 2차 측 지락 보호계전기(10-2)가 고장을 검출하여 한시 트립신호를 송출함으로써 주변압기 2차 차단기(3-2)를 개방시키게 된다. 따라서, 고장발생구간인 모선 #45BUS(6-2) 뿐만 아니라 정상운전 중인 배전선로 #4D/L(2-4)과 모선 #46BUS(6-4)까지 정전이 되므로, 고장구간이 확대되고 고장시간이 길어지게 된다.
도 2c는, 도 2의 상시 운전상태에서 종래의 기술에 따른 정상 가압 중인 23kV 모선과 고장모선과의 연결에 대한 예를 나타낸 도면이다. 도 2c에 나타낸 바와 같이, 23kV 모선 #40BUS(6-1)에 단락고장이 발생한 경우는, 전력을 공급하던 주변압기 #1M.Tr(1-1)의 2차 측 단락 보호계전기(9-1)가 고장전류를 검출하여 한시 트립신호를 송출함으로써 2차 차단기(3-1)를 개방시키게 되므로, 모선 #40BUS(6-1)에 연결되어 있는 배전선로 #1, 2D/L(2-1, 2-2)이 정전되게 된다. 그렇지만, 근무자가 착각하여 주변압기 #2M.Tr(1-2)를 이용하여 정전구간에 전력을 공급하기 위해 23kV 모선연락 차단기 #40-45BUS TIE CB(8-1)를 투입할 때, 주변압기 #2M.Tr(1-2)의 2차 측 단락 보호계전기(9-2)가 고장전류를 검출하여 한시 트립신호를 송출함으로써 2차 차단기(3-2)도 개방시키게 되므로, 모선 #45, 46BUS(6-2, 6-4)에서 전력을 공급받아 정상 운전 중이던 배전선로 #3, 4D/L(2-3, 2-4)도 함께 정전되어, 고장구간이 확대되고 고장시간이 길어지게 된다.
도 2d는, 도 2의 상시 운전상태에서 종래의 기술에 따른 가압 중인 23kV 모선의 오접지에 대한 예를 나타낸 도면이다. 도 2d에 나타낸 바와 같이, 가압되어 있지 않은 모선 #41BUS(6-3)의 휴전작업을 위해 접지조작을 실시할 때 근무자가 착각하여 모선 접지단로기(5-26)를 투입한 후 23kV 모선구분 차단기 #40-41BUS SEC CB(7-1)를 투입한 경우는, 정상 가압 중인 모선 #40BUS(6-1)의 오접지 시에 전력을 공급하는 주변압기 #1.Tr(1-1)의 2차 측 지락 보호계전기(10-1)가 고장전류를 검출하여 한시 트립신호를 송출함으로써 2차 차단기(3-1)를 개방시키게 되므로, 모선 #40BUS(6-1)에 연결되어 정상운전 중이던 배전선로 #1, 2D/L(2-1, 2-2)이 정전되게 된다.
상기의 예들에서 살펴 본 바와 같이, 종래의 기술에서는 별도의 23kV 모선 보호 시스템이 없기 때문에, 23kV 모선 고장 시(23kV 배전선로 차단기 차단실패, 23kV 모선 고장, 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기를 이용하여 가압 중인 모선을 고장모선 또는 접지된 모선에 연결 시 또는 오접지 시)에 전력을 공급하는 주변압기(1-1～4)의 2차 측 보호계전기(9-1～4, 10-1～4)가 고장전류를 검출하여 2차 차단기(3-1～4)를 한시 개방시키므로, 고장구간이 확대되고 고장시간이 길어지는 문제점이 있었다.
상술한 바와 같이, 종래에는 변전소 23kV 모선에 대한 보호 시스템이 없기 때문에, 23kV 모선이 연결된 상태에서 모선 고장이 발생하면, 정확한 고장 발생 모선을 판별하기가 어려울 뿐만 아니라, 전력을 공급하는 주변압기의 2차 차단기가 개방되므로 연결된 모선까지 정전구간이 확대되고 고장시간이 길어지는 문제점이 있었다.
그리고, 근무자가 착각하여 정상 가압된 23kV 모선을 고장 모선 또는 접지된 모선과의 연결 시 또는 오접지 시에도, 별도의 보호회로가 없기 때문에 정전구간이 발생하거나 확대되었다.
같은 2중 모선 1차 차단방식을 적용하는 154kV 모선의 보호에 사용되는 전류 차동방식을 23kV 모선에 적용하기 위해서는, 모든 23kV 배전선로와 주변압기 2차 측에 모선 보호를 위한 계전기용 변류기를 설치하고, 별도의 모선보호 배전반과 23kV 모선보호용 변류기 2차 측, 모선 단로기와 차단기 접점, 23kV 배전선로 트립접점 등을 포함하는 회로를 구성하지 않으면 안된다. 그렇지만, 23kV 모선보호용 변류기를 설치할 공간이 없기 때문에, 현실적으로 적용이 곤란하다.
본 발명의 목적은, 23kV 설비에서의 고장 발생 시에 고장구간을 해당 모선으로 제한하여 고장이 확대되는 것을 방지하고, 차단기 순시 개방을 통해 고장지속시간을 단축하여 전력공급의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능한 23kV 모선 보호 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 23kV 배전선로 보호계전기 트립접점, 차단기 "a"접점, 타이머를 이용하여 23kV 배전선로 차단기 차단실패를 검출하는 전기적 또는 논리회로를 구성하고,
23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 "a"접점과 타이머를 이용하여 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 투입 전환을 검출하는 전기적 또는 논리회로를 구성하며,
23kV 모선구분 및 모선연락 차단기에 계전기용 변류기와 과전류 계전기를 설치하여 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 고장전류를 검출하는 전기적 또는 논리회로를 구성한 후,
상기 회로들을 이용하여 23kV 배전선로 차단기 차단실패 또는 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 투입 전환과 동시에 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 고장전류를 검출할 때 해당 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기를 순시 개방시키도록 되어 있다.
그리고, 23kV 배전선로 차단기, 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기, 주변압기 2차 차단기 순으로 트립이 되도록, 23kV 배전선로, 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기, 주변압기 2차 측 보호계전기의 탭(Tap)과 레버(Lever)의 값을 조정하여 23kV 배전선로 고장 시에는 23kV 배전선로 차단기를 가장 먼저 개방시키고, 23kV 모선 고장 시에는 고장전류를 공급하는 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기를 주변압기 2차 차단기보다 먼저 개방시키도록 하고 있다.
따라서, 본 발명은 23kV 모선이 연결된 상태에서 모선 고장이 발생한 경우, 주변압기의 2차 차단기가 트립되기 전에 고장전류를 공급하는 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기를 먼저 개방시켜 고장이 발생한 모선과 정상 모선을 분리하므로, 고장이 다른 모선으로 확대되는 것을 방지할 수 있고, 순시 트립이 가능하여 고장시간을 줄일 수 있으며, 근무자가 착각하여 23kV 모선구분 또는 모선연락 차단기를 이용하여 정상 가압된 모선을 고장모선 또는 접지된 모선에 연결 시 또는 오접지 시에 정전이 발생 또는 확대되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 23kV 모선 구성 및 보호 시스템의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 23kV 모선 고장 유형별로 고장이 발생한 경우에서의 보호계전기에 의한 정전구간을 설명하기 위해 간략화한 종래의 기술에 따른 23kV 모선 구성방식 및 23kV 설비 보호 시스템의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2a는 종래의 기술에 따른 23kV 배전선로 차단기 차단실패에 대한 예를 나타낸 도면이다.
도 2b는 종래의 기술에 따른 23kV 모선에서의 고장발생에 대한 예를 나타낸 도면이다.
도 2c는 종래의 기술에 따른 23kV 모선연락 차단기를 이용한 정상 가압 23kV 모선과 고장모선 연결에 대한 예를 나타낸 도면이다.
도 2d는 종래의 기술에 따른 가압 중인 23kV 모선의 오접지에 대한 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 23kV 모선 구성 및 모선 보호 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 23kV 배전선로 차단기 차단실패 검출회로를 나타낸 도면이다.
도 5의 (a)～(c)는 본 발명에 따른 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 트립회로를 나타낸 도면이다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 다기능 과전류형 23kV 모선 보호 시스템 및 그 방법에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은, 첫 번째로, 23kV 모선이 연결된 상태에서 모선고장이 발생한 경우에, 주변압기 2차 보호계전기에 의해 주변압기 2차 차단기가 개방되기 전에 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기를 먼저 개방시켜 고장 모선과 정상 모선을 분리함으로써, 고장이 확대되는 것을 방지함과 더불어 고장지속시간을 줄인다. 또, 근무자가 착각하여 정상 가압된 23kV 모선을 고장모선 또는 접지된 모선에 연결하거나 접지를 위하여 23kV 모선구분 또는 모선연락 차단기를 투입하는 경우, 고장전류를 검출하여 투입한 차단기를 순시 개방시켜 정전이 발생되거나 또는 확대되는 것을 방지한다.
도 3은 본 발명에 따른 23kV 모선 보호 시스템의 일실시예를 나타낸 도면으로, 종래의 기술에 따른 23kV 모선 구성과 23kV 설비 보호 시스템에 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기의 트립회로를 추가한 구성으로 되어 있다.
23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 트립 조건 중에서, 23kV 배전선로 차단기 차단실패나 근무자의 착각에 의한 모선 연결 오조작 및 모선 오접지 등은 회로를 이용하여 검출이 가능하므로, 순시 트립이 가능하다. 그렇지만, 23kV 모선에서의 고장 발생여부는 검출이 곤란하므로, 배전선로 보호계전기와의 보호협조를 위해 순시 트립은 사용하지 않고 한시 트립만 사용하며, 보호계전기의 탭과 레버를 조정하여 배전선로 차단기, 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기, 주변압기 2차 차단기 순으로 트립되도록 한다.
다음에는, 도 4 및 도 5의 (a)～(c)를 이용하여 본 발명에 따른 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 트립회로에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 23kV 모선 고장의 유형 중에서 23kV 배전선로에 고장이 발생하여 배전선로 과전류 계전기가 트립신호를 송출하였으나 차단기 내부 이상으로 동작하지 않는 23kV 배전선로 차단기 차단실패를 검출하기 위한 회로를 나타낸 도면이다.
도 4에 있어서, 각 23kV 배전선로 단락 및 지락 과전류 계전기의 트립접점(46과 56, 47과 57, 48과 58, 49와 59)을 병렬로 연결하고, 해당 배전선로용 차단기의 "a"접점(66, 67, 68, 69)을 직렬로 연결한 후, 다시 23kV 배전선로별로 병렬로 연결하고, 타이머의 한시동작 "a"접점과 보조계전기(Rx)를 이용함으로써, 최종 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기용 출력접점(Rx1, Rx2, Rx3)을 구비한 23kV 배전선로 차단기 차단실패 검출회로를 구성한다. 뿐만 아니라, 배전선로가 5회선 이상이더라도, 상기와 같이 해당 배전선로의 단락 및 지락 과전류 계전기의 트립접점과 차단기 "a"접점을 추가하면 된다.
상기의 회로는, 23kV 배전선로에 고장이 발생해 단락 또는 지락 과전류 계전기가 동작하여 트립접점(46, 47, 48, 56, 57, 58)을 도통시켰으나 트립신호에 의한 차단기 개방까지의 소정의 시간(12사이클) 후에도 해당 차단기가 개방되지 않고 투입상태가 지속되어 차단기의 "a"접점(66, 67, 68, 69)이 도통되는 경우, 타이머(Ta)의 한시동작 "a"접점에 의해 보조계전기(Rx)가 여자되어 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기에 신호를 보내기 위한 출력접점(Rx1, Rx2, Rx3)을 도통시킨다.
도 5의 (a)～(c)는 본 발명에 따른 23kV 배전선로 차단기 차단실패 또는 근무자가 착각하여 정상 가압된 23kV 모선을 고장 모선 또는 접지된 모선과 연결하거나 접지를 취부하는 경우에 고장전류를 공급하는 23kV 모선구분 또는 모선연락 차단기를 트립시키기 위한 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 트립회로를 나타낸 도면이다.
상기의 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 트립회로는, 도 4의 23kV 배전선로 차단기 차단실패 검출회로 출력접점(Rx1, Rx2, Rx3)과 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 투입 전환 검출회로를 병렬로 연결한 후, 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 고장전류 검출회로를 직렬로 연결하여 구성하고 있다.
23kV 배전선로 차단기 차단실패 또는 23kV 모선구분 차단기 투입과 동시에, 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기의 고장전류 검출 시에 해당 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기를 트립시킨다. 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기의 수에 따라 트립회로의 수가 증가된다.
23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 투입 전환 검출회로는, 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 "a"접점(62, 63, 64)과 타이머(Tb1, Tb2, Tb3)를 직렬로 연결하고 타이머의 한시동작 "b"접점을 이용하여 출력신호를 송출하도록 구성함으로써, 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기를 투입시켜 차단기 "a"접점(62, 63, 64)을 도통시키면서 타이머(Tb1, Tb2, Tb3)의 한시동작 "b"접점을 통해 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 투입전환 검출신호를 송출하지만, 오동작을 방지하기 위하여 소정의 시간(1초) 후에 타이머의 한시동작 "b"접점을 개방시켜 송출신호를 차단한다.
그리고, 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 고장전류 검출회로는, 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 단락 과전류 계전기 트립접점(42, 43, 44)과 지락 과전류 계전기 트립접점(52, 53, 54)를 병렬로 연결함으로써, 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기를 통해 고장전류를 공급하면 단락 또는 지락 과전류 계전기 트립접점(42, 43, 44, 52, 53, 54)이 도통되어 트립신호를 송출한다.
마지막으로, 23kV 모선에 고장이 발생한 경우에는 고장발생여부를 검출하기 곤란하므로, 23kV 배전선로, 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기, 주변압기 2차 보호계전기의 탭(Tap)과 레버(Lever)의 값을 조정함으로써, 배전선로 고장 시에는 배전선로 차단기를 가장 먼저 개방시키고, 23kV 모선 고장 시에는 고장전류를 공급하는 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기를 주변압기 2차 차단기보다 먼저 개방시키도록 한다.
다음에는 도 3을 이용하여 본 발명에 따른 23kV 모선 보호 시스템에 의해 23kV 모선 고장 유형별로 고장발생 시의 보호계전기에 의한 정전구간을 설명한다.
23kV 배전선로 차단기 차단실패에 대한 일례로서는, 배전선로 #3D/L(28)에서 단락고장이 발생하여 단락 과전류 계전기(48)에서 트립신호를 송출하였으나 배전선로 차단기(38)가 내부 이상으로 개방되지 않은 경우에, 23kV 차단실패 검출회로와 23kV 모선구분 차단기 고장전류 검출회로에 의하여 23kV 모선구분 차단기 #45-46BUS SEC CB(64)를 순시 개방시킨다.
23kV 모선에 고장이 발생한 경우에 대한 일례로서는, 23kV 모선 #45BUS(24)에 지락고장이 발생한 경우에, 보호계전기의 탭과 레버의 조정에 의해 23kV 모선구분 차단기 #45-46BUS SEC CB 지락 과전류 계전기(54)가 고장전류를 검출하여 23kV 모선구분 차단기 #45-46BUS SEC CB(34)를 주변압기 #2M.Tr 2차 차단기(31)보다 먼저 한시 개방시킨다.
정상 가압 중인 23kV 모선과 고장모선과의 연결에 대한 일례로서는, 23kV 모선 #40BUS(22)에 단락고장 발생하여 전력을 공급하던 주변압기 #1M.Tr(20)의 2차 측 단락 보호계전기(40)가 고장전류를 검출하여 한시 트립신호를 송출함으로써 2차 차단기(30)를 개방시켜, 모선 #40BUS(22)에 연결되어 있는 배전선로 #1, 2D/L(26, 27)을 정전시켰으나, 근무자가 착각하여 주변압기 #2M.Tr(21)로 정전구간에 전력을 공급하기 위해 23kV 모선연락 차단기 #40-45BUS TIE CB(62)를 투입한 경우에, 23kV 모선연락 차단기 투입 전환 검출회로와 23kV 모선구분 차단기 고장전류 검출회로에 의하여 투입한 23kV 모선연락 차단기 #40-45BUS TIE CB(62)를 순시 개방시킨다.
가압 중인 23kV 모선의 오접지에 대한 일례로서는, 가압되어 있지 않은 모선 #41BUS(23)의 휴전작업을 위한 접지조작 시에 근무자가 착각하여 모선 접지단로기를 투입한 후 23kV 모선구분 차단기 #40-41BUS SEC CB(33)를 투입하여 정상 가압 중인 모선 #40BUS(22)에 오접지가 발생한 경우에, 23kV 모선구분 차단기 투입 전환 검출회로와 23kV 모선구분 차단기 고장전류 검출회로에 의하여 투입한 23kV 모선구분 차단기 #40-41BUS SEC CB(33)를 순시 개방시킨다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 23kV 모선 보호 시스템에 관한 것으로서, 23kV 모선 고장이 발생 또는 확대되는 것을 방지하고 고장 지속시간을 줄여 전력공급의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능한 23kV 모선 보호 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
이를 위해, 첫 번째로, 23kV 배전선로 단락 과전류 계전기(46, 47, 48, 49) 또는 지락 과전류 계전기(56, 57, 58, 59)에 의한 배전선로 고장전류를 검출하였으나 소정시간(12사이클) 후에 해당 배전선로 차단기가 개방되지 않는 차단실패를 검출하기 위한 23kV 배전선로 차단기 차단실패 검출회로(도 4)와,
23kV 모선구분 및 모선연락 차단기(32, 33, 34) 투입 여부를 검출하기 위한 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 투입 검출회로(201, 202, 203; 도 5)와,
23kV 모선구분 및 모선연락 차단기용 단락 과전류 계전기(42, 43, 44)와 지락 과전류 계전기(52, 53, 54)를 이용하여 고장전류 공급여부를 검출하기 위한 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 고장전류 검출회로(301, 302, 303; 도 5)를 구비하여 구성되되,
도 5의 (a)～(c)에 나타낸 바와 같이 23kV 모선구분 또는 모선연락 차단기별로 23kV 배전선로 차단기 차단실패 검출회로의 출력접점(101, 102, 103)과 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 투입 검출회로(201, 202, 203)를 병렬로 연결한 후, 다시 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 고장전류 검출회로(301, 302, 303)를 직렬로 연결함으로써, 최종 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기별로 트립회로를 구성한다.
상기의 회로에 의해, 23kV 배전선로 차단기 차단실패 또는 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 투입과 동시에 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 고장전류 검출장치에 의해 고장전류가 검출되면, 해당 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기를 순시 개방시킨다.
두 번째로, 23kV 배전선로 또는 모선에서의 고장 발생 시에, 23kV 배전선로 차단기, 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기, 주변압기 2차 차단기 순으로 트립이 되도록, 23kV 배전선로 과전류 계전기(46, 47, 48, 49, 56, 57, 58, 59), 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기 과전류 계전기(42, 43, 44, 52, 53, 54), 주변압기 2차 보호계전기(40, 41, 50, 51)의 탭(Tap)과 레버(Lever)의 값을 조정한다.
상기의 보호계전기의 탭과 레버의 값을 조정함으로써, 23kV 모선에 고장이 발생한 경우, 주변압기 2차 차단기보다 고장전류를 공급하는 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기를 먼저 한시 개방시킨다.
따라서, 23kV 배전선로 차단기의 차단실패 시 및 23kV 모선의 고장 시에 고장구간을 해당 모선으로 제한하여 고장이 확대되는 것을 방지함과 더불어 고장지속시간을 줄일 수 있고, 또 근무자 착각에 의한 23kV 모선구분 및 모선연락 차단기를 이용한 고장복구 오조작 및 가압 중인 23kV 모선의 오접지를 방지할 수 있다.
20, 21 : 주변압기
22, 23, 24, 25 : 모선
26, 27, 28, 29 : 배전선로
30, 31 : 주변압기 2차 차단기
32 : 모선연락 차단기
33, 34 : 모선구분 차단기
36, 37, 38, 39 : 배전선로 차단기
40, 41 : 주변압기 2차 단락 과전류 계전기
42 : 모선연락 차단기 단락 과전류 계전기 트립접점
43, 44 : 모선구분 차단기 단락 과전류 계전기 트립접점
46, 47, 48, 49 : 배전선로 단락 과전류 계전기 트립접점
50, 51 : 주변압기 2차 지락 과전류 계전기
52 : 모선연락 차단기 지락 과전류 계전기 트립접점
53, 54 : 모선구분 차단기 지락 과전류 계전기 트립접점
56, 57, 58, 59 : 배전선로 지락 과전류 계전기 트립접점
62 : 모선연락 차단기 "a"접점
63, 64 : 모선구분 차단기 "a"접점
66, 67, 68, 69 : 배전선로 차단기 "a"접점

Claims (8)

  1. 주변압기와 배전선로가 차단기와 단로기를 이용하여 연결되어 있는 과전류형 모선 보호 시스템에 있어서,
    배전선로 보호계전기 트립접점, 차단기 "a"접점, 타이머 한시동작 접점을 이용하여 배전선로 차단기 차단실패 여부를 검출하는 배전선로 차단기 차단실패 검출회로와;
    과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기 "a"접점과 타이머 한시동작 "b"접점을 이용하여 과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기 투입 여부를 검출하는 과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기 투입 검출회로와;
    과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기 과전류 계전기의 트립접점을 이용하여 고장전류를 검출하는 과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기 고장전류 검출회로를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 과전류형 모선 보호 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 과전류형 모선은 송?배전을 목적으로 하는 변전소의 23kV 모선이고, 상기 배전선로는 송?배전을 목적으로 하는 변전소의 23kV 배전선로인 것을 특징으로 하는 과전류형 모선 보호 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고장전류 검출회로를 이용하여 배전선로 차단기 차단실패 또는 과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기 투입 검출과 동시에 과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기 고장전류를 검출한 경우에, 해당 차단기를 순시 트립시키고 보호계전기의 탭과 레버를 조정하여 과전류형 모선 고장 시에 고장전류를 공급하는 과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기가 주변압기 2차 차단기보다 먼저 개방되도록 하는 것을 특징으로 하는 과전류형 모선 보호 시스템.
  4. 삭제
  5. 주변압기와 배전선로가 차단기와 단로기를 이용하여 연결되어 있는 과전류형 모선 보호 시스템의 보호방법에 있어서,
    배전선로 보호계전기 트립접점, 차단기 "a"접점, 타이머 한시동작 접점을 이용하여 배전선로 차단기 차단실패 여부를 검출하는 단계와;
    과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기 "a"접점과 타이머 한시동작 "b"접점을 이용하여 과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기 투입 여부를 검출하는 단계와;
    과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기 과전류 계전기의 트립접점을 이용하여 고장전류를 검출하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 과전류형 모선 보호 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 과전류형 모선은 송?배전을 목적으로 하는 변전소의 23kV 모선이고, 상기 배전선로는 송?배전을 목적으로 하는 변전소의 23kV 배전선로인 것을 특징으로 하는 과전류형 모선 보호 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    배전선로 차단기 차단실패 또는 과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기 투입 검출과 동시에 과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기 고장전류를 검출한 경우에, 해당 차단기를 순시 트립시키고 보호계전기의 탭과 레버를 조정하여 과전류형 모선 고장 시에 고장전류를 공급하는 과전류형 모선구분 및 모선연락 차단기가 주변압기 2차 차단기보다 먼저 개방되도록 하는 것을 특징으로 하는 과전류형 모선 보호 방법.
  8. 삭제
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