KR20100034828A - Ground fault protection system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지락 보호시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 설비 중 발생된 지락에 의한 사고를 방지하기 위한 지락 보호시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a ground fault protection system, and more particularly, to a ground fault protection system for preventing accidents caused by ground faults generated in electrical installations.
일반적으로, 전기를 이용하는 전력 계통에서는 안정된 전원이 공급되어야 하지만, 설치되는 전기 설비의 대지간 절연 손상 및 접촉 등에 의한 지락 예컨대, 절연되어 있는 선이 어떠한 원인에 의해 대자와 접촉되는 것으로 인해 사고가 발생하게 되고, 이로 인해 전원 공급이 불안정하게 되는 상태가 발생된다. In general, in a power system using electricity, stable power should be supplied. However, an earthquake caused by ground damage or contact between insulation of the installed electrical equipment, for example, an accident occurs due to the contact of the insulated wire with the earth for some reason. This causes a state in which the power supply becomes unstable.
이는 접지 시스템에 전위를 상승시켜 주변 제어 설비의 오동작 및 소자 소손 등과 같은 결과를 초래하게 된다. 특히, 사람에게는 감전 사고의 위험이 있고 지락 발생시에는 지락 발생 상태를 경보 또는 차단기로 전력 계통에서의 지락에 의한 문제 확산을 방지할 수 있도록 지락 보호시스템이 필수적으로 설치되어야 한다.This raises the potential to the grounding system, resulting in malfunction of the peripheral control equipment and element burnout. In particular, there is a risk of electric shock to humans, and in case of a ground fault, a ground fault protection system should be installed to prevent the spread of the problem caused by a ground fault in the power system as an alarm or a breaker.
도 1은 종래 비접지 계통에서의 지락 보호시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram showing a ground fault protection system in a conventional ungrounded system.
도 1을 참조하면, 종래 비접지 계통 예컨대, △결선에서는 접지변압기(GPT: Grounding Potential Transformer, 20)를 활용한 지락 보호시스템을 이용하고 있는데, 이는 일반부하 예컨대, 60Hz에서 GPT(20) 3차권선의 CLR(40)에 의한 영상전압 검출 및 지락전류 제한으로 지락 검출이 계전기(60)에 의해 측정되고 있다. 여기서, 미부호 50은 CLR을 지난 출력 전압을 나타내고,미부호 70 및 미부포 80은 전력 계통에 설치된 컨버터와 인버터를 지칭한다.Referring to FIG. 1, in the conventional non-grounding system, for example, Δ connection, a ground fault protection system using a grounding potential transformer (GPT) is used, which is a third load of the
하지만, 최근 인버터 설비의 추가 설치가 증가하고 있으며, 이로 인해 스위칭에 따른 계통 전원에 고조파의 영향이 발생하여 GPT 3차권선의 불평형 전압이 발생되고 있다. 이로 인해 지락이 발생되지 않은 상태에서도 영상 전압과 영상 전류가 검출되고 있어 지락 보호시스템의 오동작을 발생시켜 지락으로부터 설비를 보호하지 못하는 문제점이 발생된다.However, recently, the installation of additional inverter equipment has been increasing, which causes harmonic effects on the grid power supply due to switching, resulting in an unbalanced voltage of the GPT tertiary winding. As a result, even when no ground fault occurs, video voltage and video current are detected, which causes a malfunction of the ground fault protection system, thereby preventing the installation of the ground fault.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 고조파의 영향을 최소화하면서 지락 보호시스템의 신뢰도를 확보하기 위한 지락 보호시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a ground fault protection system for securing the reliability of the ground fault protection system while minimizing the influence of harmonics.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 지락 보호시스템은 3상 변압기의 각 상과 지그재그로 병렬 결선되는 접지형 변압기와, 상기 접지형 변압기의 중성점에 직렬로 연결되어 지락 전류를 제한하는 접지 저항기와, 상기 접지 저항기와 연결되어 지략 전류를 측정하는 지락 과전류 계전기를 포함한다.In order to achieve the above object, the ground fault protection system of the present invention is a grounding transformer that is connected in parallel with each phase of the three-phase transformer in a zigzag and a grounding resistor connected in series to the neutral point of the grounded transformer to limit the ground current And a ground fault overcurrent relay connected to the ground resistor to measure the ground current.
상기 접지형 변압기는 1차 권선으로 구성될 수 있다.The grounded transformer may be composed of a primary winding.
상기 3상 변압기는 Y-△ 결선으로 구성될 수 있다.The three-phase transformer may be composed of a Y- △ connection.
본 발명은 지그재그형 권선을 이용한 접지형 변압기를 사용함으로써, 고조파의 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of minimizing the effects of harmonics by using a grounding transformer using a zigzag winding.
또한, 본 발명은 접지 저항기에 의해 지락 전류를 제한함으로써, 지락 전류발생에 의해 지락 상태를 판단하여 지락 보호시스템의 오동작을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of limiting the ground current by the ground resistor, it is possible to prevent the malfunction of the ground fault protection system by determining the ground state by the ground current generation.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 지락 보호시스템을 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 지락 보호시스템의 파형을 종래와 비교하기 위한 그래프이다.Figure 2 is a block diagram showing a ground fault protection system according to the present invention, Figure 3 is a graph for comparing the waveform of the ground fault protection system according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 지락 보호시스템은 전력 계통에 설치되며, 3상 변압기(100)의 각 상과 지그재그로 병렬 결선되는 접지형 변압기(700)와, 상기 접지형 변압기(700)의 중성점에 직렬로 연결되어 지락 전류를 제한하는 접지 저항기(800)와, 상기 접지 저항기(800)와 연결되어 지략 전류를 측정하는 지락 과전류 계전기(900)를 포함한다.Referring to Figure 2, the ground fault protection system according to the present invention is installed in the power system, the ground-
전력 계통의 3상 변압기(100)는 Y-△ 결선으로 구성되며, 각 상(R,S,T)은 제1컨버터(210), 제1인버터(230) 및 제1모터(M)와 연결된다. 3상 변압기(100)와 제1컨버터(210) 사이에는 제2컨버터(220), 제2인버터(240) 및 제2모터(M)와 연결되도록 3상 변압기(100)의 각 상으로부터 분기되어 있으며, 3상 변압기(100)와 제2컨버터(220) 사이에는 제3모터(M)가 연결되도록 각 상으로부터 분기되어 연결된다.Three-
3상 변압기(100)와 제1컨버터(210) 사이에는 선로를 보호하기 위한 2개의 ACB(Air Circuit Breaker) 차단기가 연결되어 있으며, 2개의 ACB 차단기 사이에서 제2컨버터(220) 및 제3모터(M)에도 별도의 ACB 차단기가 연결된다. 이러한 ACB 차단기는 필요에 따라 다수개가 설치될 수 있다.Two ACB (Air Circuit Breaker) breakers are connected between the three-
3상 변압기(100)와 ACB 차단기 사이에는 영상 전압을 검출하기 위한 지락 과전압 계전기(600)가 연결되어 있으며, 지락 과전압 계전기(600)는 3상 변압기(100)의 각 상으로부터 분기되어 있다. 또한, 3상 변압기(100)의 각 상과 지락 과전압 계전기(600) 사이에는 3차 권선으로 이루어진 변압기(200)가 설치되어 있으며, 이로부터 측정된 영상 전압에 의해 지락을 검출한다.A ground
한편, 본 발명에 따른 지락 보호시스템은 Y-△ 결선으로 이루어진 3상 변압기(100)의 각 상으로부터 분기되도록 접지형 변압기(700)가 연결되며, 접지형 변압기(700)는 3상 변압기(100)의 각 상으로부터 병렬로 연결된다. 여기서, 접지형 변압기(700)의 권선은 1차 권선으로 이루어져 지그재그로 결선될 수 있으며, 권선의 턴수는 변경될 수 있음은 물론이다. 접지형 변압기(700)의 권선을 1차 권선으로 구성하는 것은 2차 권선으로 구성할 시 고조파의 영향에 의해 신호가 왜곡될 수 있기 때문에 1차 권선으로 형성하는 것이 바람직하다.On the other hand, the ground fault protection system according to the present invention is connected to the ground-
상기와 같이 지그재그 결선으로 구성된 접지형 변압기(700)는 고조파 및 노이즈를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
접지형 변압기(700)의 지그재그 결선 중 중성점에는 접지 저항기(NGR, 800)가 연결되며, 이러한 접지 저항기(800)는 지락 전류의 크기를 제한하는 역할을 한다. 상기와 같은 접지 저항기(800)는 3상 변압기(100)의 중성점에서 대지간에 계통 지락전류의 제한이 가능하여 지락 발생시 지락 전류의 검출할 수 있도록 해준다.A ground resistor (NGR, 800) is connected to the neutral point of the zigzag connection of the
접지 저항기(800)에는 지락 전류를 측정하기 위한 지락 과전류 계전기(900)가 연결되며, 이로 인해 크기가 제한된 지락 전류에 의해 지락 전류의 상태를 측정할 수 있다. 상기와 같은 구성은 지락 전류를 검출하여 측정함으로써, 지락 개소에 대해 신속한 조치가 가능하도록 도와준다.The
이하에서는 본 발명에 따른 지락 보호시스템의 동작을 도 2 및 도 3을 참조 하여 살펴본다.Hereinafter, the operation of the ground fault protection system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
먼저, 제1컨버터(210)의 완전지락전류(IAC), 제1컨버터(210)의 스위칭주파수(AM), 제1인버터(230)의 완전지락전류(IAI), 제1인버터(230)의 스위칭주파수(AN), 제2컨버터(220)의 완전지락전류(IBC), 제2컨버터(220)의 스위칭주파수(BN), 제2인버터(240)의 완전지락전류(IBI), 제2인버터(240)의 스위칭주파수(BM), 일반상용부하 완전지락전류(I60) 등의 동작에 필요한 조건을 설정하는 초기 설정 과정을 수행하는 단계를 수행한다.First, the complete ground current IAC of the
이어서, 지그재그로 결선된 접지형 변압기(700)로부터 전류를 검출하는 단계를 수행한다. 여기서, 접지형 변압기(700)의 권선에는 접지형 변압기의 임피던스가 높기 때문에 약 5 내지 6%의 여자 전류만 흐르게 되고, 계통내 지락 발생시에는 지락 전류가 변압기 결선에 각각 3등분되어 전류가 분담된다. 이때, 권선의 턴수는 같고 방향은 반대이기 때문에 자속은 서로 상쇄되고, 각각의 권선에는 누설 자속만 발생한다.Subsequently, a step of detecting a current from the
이어서, 지락 전류의 크기는 접지 저항기(800)에 의해 제한되며 지락 전류는 지락과전류계전기(900)에 의해 지락 발생에 대한 정보를 분석하게 된다. 즉, 검출된 지락 전류로부터 주파수(IGF), 전류의 크기(IG) 및 지속시간(TG)를 획득하고, 이를 FFT(Fast Fourier Transform) 분석법 분석법을 이용하여 지락 발생된 주파수를 획득한다.Subsequently, the magnitude of the ground current is limited by the
도 3a는 본 발명에 따른 지락 보호시스템에서의 파형을 나타낸 그래프이고, 도 3b는 종래 지락 보호시스템에서의 전압 파형을 나타낸 그래프이다.Figure 3a is a graph showing the waveform in the ground fault protection system according to the present invention, Figure 3b is a graph showing the voltage waveform in the conventional ground fault protection system.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지그재그 결선에 의한 지락 보호시스템에 의해 전압 파형은 안정적으로 나타나고 있는 것을 볼 수 있으며, 이는 도 3b에 도시된 바와 같이, 고조파 또는 노이즈에 의해 왜곡된 불평형 전압 파형이 나타나는 것을 알 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 지락 보호시스템은 안정적으로 지락을 검출할 수 있으며, 지락 보호시스템의 오동작을 방지할 수 있다.As shown in Figure 3a, it can be seen that the voltage waveform is stably shown by the ground fault protection system by the zigzag connection according to the present invention, which is distorted by harmonics or noise, as shown in Figure 3b Notice the voltage waveforms appear. As a result, the ground fault protection system according to the present invention can stably detect a ground fault and prevent a malfunction of the ground fault protection system.
상기와 같은 발명은 지락발생시 지락 전류 발생에 따라 지락설비 및 지락상태를 판단하므로, 고조파의 영향의 최소화 및 오동작을 방지함으로써, 계통 운영 및 제어 설비의 소손을 제거할 수 있으며, 이는 지락 보호시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The invention as described above determines the ground fault facilities and ground faults according to the occurrence of ground fault current in the event of a ground fault, thereby minimizing the effects of harmonics and preventing malfunctions, thereby eliminating damage to the system operation and control equipment, which is There is an effect that can improve the reliability.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the drawings and embodiments, those skilled in the art that the present invention can be variously modified and changed within the scope without departing from the spirit of the invention described in the claims below I can understand.
도 1은 종래 비접지 계통에서의 지락 보호시스템을 나타낸 구성도.1 is a block diagram showing a ground fault protection system in a conventional ungrounded system.
도 2는 본 발명에 따른 지락 보호시스템을 나타낸 구성도.Figure 2 is a block diagram showing a ground fault protection system according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 지락 보호시스템의 파형을 종래와 비교하기 위한 그래프.Figure 3 is a graph for comparing the waveform of the ground fault protection system according to the present invention with the prior art.
< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 > <Description of the code | symbol about the principal part of drawings>
100: 3상 변압기 210: 컨버터100: three-phase transformer 210: converter
230: 인버터 400: CLR230: Inverter 400: CLR
600: 지락 과전압 계전기 700: 접지형 변압기600: ground overvoltage relay 700: grounding transformer
800: 접지 저항기 900: 지락 과전류 계전기800: grounding resistor 900: ground overcurrent relay
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2008
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