KR20010013527A - 사고전류를 억제할 수 있는 직접 접지 시스템 - Google Patents

사고전류를 억제할 수 있는 직접 접지 시스템 Download PDF

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KR20010013527A
KR20010013527A KR1019997011534A KR19997011534A KR20010013527A KR 20010013527 A KR20010013527 A KR 20010013527A KR 1019997011534 A KR1019997011534 A KR 1019997011534A KR 19997011534 A KR19997011534 A KR 19997011534A KR 20010013527 A KR20010013527 A KR 20010013527A
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시게미즈가즈야
다케모토야스오
유야무네오
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가마타 미치사다
규슈덴료쿠 가부시키가이샤
도가미 신이치
가부시키가이샤 도가미덴키 세이사쿠쇼
하시모토 신이치
가부시키가이샤 야스카와덴키
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Abstract

종래의 직접 접지 방식의 이점을 살리면서, 기존의 직접 접지 방식의 문제인 순간 전압 저하를 방지할 수 있는 직접 접지 시스템을 제공한다.
직접 접지 방식의 배전선계통에 있어서, 차단기(10)의 하류측에 사고전류를 억제하는 전류제한기(3)를 설치한 직접 접지 시스템. 전류제한기(3)를, 정상폐쇄 전류기와 전류 제한 임피던스의 병렬회로로 하고, 배전선에 흐르는 전류가 설정값 이상이 되었을 때 전류기(3)를 개방하여 상기 전류 제한 임피던스에 전류를 전류(轉流)하는 구성으로 할 수 있다. 또는, 전류제한기를, 통상의 송전시는 저항치가 영이고, 사고전류에 의해 저항치가 상승하는 초전도 소자로 하거나, 반도체, 전류 퓨즈로 할 수도 있다.

Description

사고전류를 억제할 수 있는 직접 접지 시스템{Direct grounding system capable of limiting ground fault current}
배전선의 접지방식에는, 크게 직접 접지 방식과 저저항 접지 방식으로 나뉜다. 직접 접지 방식은, 전원의 중성점을 직접 접지하는 구성이므로, 보호장치가 간단하고, 사고전류가 발생하더라도 계통에 이상 전압 상승이 일어나지 않으며, 기기를 저렴하게 제공할 수 있는 반면, 배전선의 단락·지락사고(ground fault) 발생시, 그 사고대전류로 인하여, 열, 전자력에 의한 기기 및 애자류의 파손, 단락점에서의 아크에 의한 전선단선 외에, 해당 뱅크(동일 배전용 변압기)로부터 송전되는 다른 배전선에 순간적인 전압 저하가 발생한다. 이에 따라, 공장의 생산 라인의 정지, 또는 OA 기기의 데이터 상실 등, 전력공급의 신뢰도에 문제가 있다.
순간적인 전압 저하에 대한 잠정 대응책으로서, 현재, 일부 변전소에 도 7에 도시한 저저항 접지 방식이 도입되어 있지만, 다음과 같은 문제점이 있다.
(1) 지락사고시의 순간 전압 저하는 방지할 수 있지만, 단락사고시의 순간 전압 저하는 방지할 수 없다(전체 사고의 2할 정도).
(2) 현재 상태에서의 직접 접지 방식의 지락 보호는 지락 전류에 의해 퓨즈를 용단시켜 사고점을 분리시켜내는 방식인데, 저저항 접지 방식에서는 저저항이 항상 사고 회로에 삽입되어 있으므로 사고시 퓨즈가 용단되지 않는다. 이 때문에, 해당 뱅크에 장거리 배전선이 하나라도 있으면 이 방식을 적용할 수 없다.
(3) 사고발생시 큰 사고 전류가 있는 지역의 보호방식에도 퓨즈방식을 적용할 수 없으므로, 수전 설비측의 보호장치의 가격이 상승한다.
본 발명은, 사고전류를 억제할 수 있는 직접 접지 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 직접 접지 시스템의 계통도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 전류제한기의 개요를 나타내는 설명도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 장치의 동작시의 단락 전류 파형도이다.
도 4a 및 도 4b는 고속 개극 동작을 위한 속동(速動)기구의 예를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전류제한기의 기본사양을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전류제한기의 동작 시퀀스를 나타내는 타임 챠트이다.
도 7은 종래의 저저항 접지 방식을 나타내는 계통도이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래의 직접 접지 방식의 이점을 살리면서, 기존의 직접 접지 방식의 문제인 순간 전압 저하를 방지할 수 있는 직접 접지 시스템을 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 직접 접지 시스템은, 직접 접지 방식의 배전선 계통에 있어서, 차단기의 하류측에 사고전류를 억제하는 전류제한기를 설치한 것이다.
전류제한기를, 정상폐쇄(normally closed) 전류기(轉流器)와 전류 제한 임피던스의 병렬회로로 하고, 배전선에 흐르는 전류가 설정값 이상이 되었을 때 상기 전류기를 개방하여 상기 전류 제한 임피던스에 전류를 전류(轉流)하는 구성, 또는 통상의 송전시는 저항치가 영이고, 사고전류에 의해 저항치가 상승하는 초전도 소자로 할 수 있다.
또한, 전류기를 반도체 또는 전류 퓨즈로 할 수 있다.
상기 전류제한기는, 배전선의 주차단기가 기존에 설치된 것이라면 배전선의 첫번째의 전주에 장착하고, 주차단기를 새롭게 설치하는 경우에는 주차단기 내에 설치할 수 있다.
본 발명에 의하면 하기의 효과가 있다.
(1) 단락·지락사고의 순간 전압 저하를 방지할 수 있다.
(2) 사고전류가 큰 경우만 동작하기 때문에, 장거리 배전선에서는 종래와 같은 퓨즈에 의한 보호 방식을 적용할 수 있다.
(3) 본 장치의 동작시에도 사고전류가 반파장으로 흐르기 때문에, 사고발생시 대사고 전류가 흐르는 지역에서도, 종래의 저렴한 퓨즈에 의한 보호 방식을 적용할 수 있다.
(4) 유도 장해를 방지할 수 있다.
(5) 대사고 전류 억제에 따른 설비비를 억제할 수 있다.
(6) 사고점의 피해를 억제할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 직접 접지 시스템의 구성도이다.
본 발명은, 직접 접지 방식의 배전선 계통에 있어서, 변전소의 모선으로부터 분기되는 각 회선의 주차단기(10)의 하류측에 사고전류를 억제하는 전류제한기(3)를 설치한 구성으로 하고 있다.
본 실시예에서는, 전류제한기로서, 고속 기계전류식에 따른 억제(전류 제한)방식을 채용하였다. 그 구성은 도 2와 같이, 배전선에 각상의 전류기(1)와 전류 제한 임피던스(2)를 병렬 접속하여 전류제한기(3)를 구성하고 있다. 도 2a는 평상시, 도 2b는 사고시를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b에 있어서, 전류기(1)에 대전류가 흐르면 대전류를 고속으로 차단하고, 전류 제한 임피던스(2)로 전류를 흘려 사고시의 대전류를 억제하는 것이다.
어느 시점에서 전류기(1)를 개방할지에 대해서는 여러 방식이 있지만, 본예는, 실용성을 중시하여, 제1 반파장은 비전류 제한으로 하고, 1/2 주기로 차단하는 방식으로 하였다. 사고전류 6kA 이상인 경우의 사고시에 전류제한기가 동작하였을 때의 파형을 도 3a 및 도 3b에 도시하였다. 도 3a는 억제장치가 없는 경우의 단락전류, 도 3b는 억제장치가 있는 경우의 단락전류를 나타내고 있다.
고속 개극의 방식으로서, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 두가지 방식을 채용하여, 단락 전류 그 자체의 전자력으로 직접 전극을 움직이고, 차단하는 방식을 채용하였다. 도 4a의 A장치에서는, U자형의 자기 요오크(4) 내에 전극(5)이 개폐가능하게 배치되고, 단락시 전극에 흐르는 단락 전류 i에 의해, 자기 요오크(4)에 전자력(f)이 발생하려, 전극(5)이 고속으로 떨어지고, 차단기는 열린 상태가 된다. 또한 도 4b의 B장치에서는, 고정전극(6)과 가동전극(7)으로 접점을 구성하는 것으로, 고정반(8)의 중심에 가동전극(7)이 출입가능하게 하고, 가동반(9)과 가동전극(7)을 고정하여, 단락 전류로 인한 가동반(9)과 고정반(8)에 작용하는 전자력에 의해 양자를 반발시켜 가동전극(7)을 개방하도록 한 것이다. 고정반(8)과 가동반(9)이란, 소용돌이 모양의 병행 도체로서 콤팩트화를 꾀하고 있다. 이들 기구에 의해, 릴레이나 트립기구를 통하지 않기 때문에, 고속에서의 차단이 가능하게 되었다.
도 4a의 장치 A와 도 4b의 장치 B의 기본사양은 표 1과 같다.
실시장치 A B
전류(轉流) 방식 로터리아크차단방식 진공벌브차단방식
전류제한기 방식 저항체방식 리액터방식
임피던스 23Ω 23Ω(61mH)
정격전압 24kV
정격전류 600A
정격주파수 60Hz
전류전류(轉流電流) 최대:12.5kA 최소:0.9kA
전류(轉流) 시간 12.5kA:제1파전류(轉流) 소전류:정한시(定限時)전류
전류제한성능 12.5kA를 600A로 억제
부동작범위 900A 이하에서 부동작
또한, 장치의 개략을 도 5에 나타낸다. 본 실시예에서는, 억제장치부의 전원측에 절리(切離)개폐기를 부가하고, 일체형 구조로 함으로써 장치의 신뢰도를 높였다. 일련의 동작은, 장치에 외부 부착하여 사용하는 제어장치와 조합하여 사용한다.
도 중 참조부호 10은 주차단기인 절리개폐기, 11은 전류를 검출하는 CT(전류변성기), 12는 전류기(1) 및 주차단기(10)를 개폐 제어하는 제어장치이다. 배전선에 사고전류가 흐르면, 대전류시는 전류기(1)를 전자력으로 직접 개방하고, 소전류시는 CT(11)로 소전류를 검출하여, 제어장치(12)에 의해 각상의 전류기(1)를 동시에 개방한다. 그에 따라, 전류 제한 임피던스(2)에 전류가 흘러, 사고전류를 억제할 수 있다.
전류제한기의 동작 시퀀스를 도 6에 도시한다. 동작시간은 표 2에 나타낸 바와 같다.
동작시간(measure) [단위:ms]
T0 T1 T2
8∼80 200 150
T3 T4 계(T)
100 100∼150 약 600
또한, 상술한 실시예에서는 전류제한기를 전류기와 전류 제한 임피던스의 병렬회로로 구성한 예를 설명하였지만, 통상의 송전시는 저항치가 영이고, 사고전류에 의해 저항치가 상승하는 초전도 소자로 할 수 있다.
또한, 전류기는 개폐기 이외에, 반도체 또는 전류 퓨즈로 할 수 있다.
본 발명은, 직접 접지 방식의 배전선 계통에 이용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 직접 접지 방식의 배전선 계통에 있어서, 차단기의 하류측에 사고전류를 억제하는 전류제한기를 설치한 것을 특징으로 하는 사고전류를 억제할 수 있는 직접 접지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 전류제한기를, 정상폐쇄(normally closed) 전류기(轉流器)와 전류 제한 임피던스의 병렬회로로 하고, 배전선에 흐르는 전류가 설정값 이상이 되었을 때 상기 전류기를 개방하여 상기 전류 제한 임피던스에 전류를 전류(轉流)하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 사고전류를 억제할 수 있는 직접 접지 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 전류제한기를, 통상의 송전시는 저항치가 영이고, 사고전류에 의해 저항치가 상승하는 초전도소자로 한 것을 특징으로 하는 사고전류를 억제할 수 있는 직접 접지 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 전류기를 반도체로 한 것을 특징으로 하는 사고전류를 억제할 수 있는 직접 접지 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 전류기를, 전류 퓨즈로 한 것을 특징으로 하는 사고전류를 억제할 수 있는 직접 접지 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 전류제한기를 배전선의 첫번째의 전주에 장착하는 것을 특징으로 하는 사고전류를 억제할 수 있는 직접 접지 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 전류제한기를 배전선의 주차단기 내에 설치한 것을 특징으로 하는 사고전류를 억제할 수 있는 직접 접지 시스템.
KR1019997011534A 1998-04-10 1999-04-09 사고전류를 억제할 수 있는 직접 접지 시스템 KR20010013527A (ko)

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