KR20220042664A - 주변압기의 보호장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주변압기의 보호장치가 개시된다. 본 발명의 주변압기의 보호장치는, 주변압기의 2차측 차단기의 차단실패를 감지하는 차단실패 감지부; 보호협조를 위한 상대단 변전소의 송전선로 계전기의 픽업상태를 감지하는 픽업상태 감지부; 주변압기의 타 보호요소의 부동작 상태를 감지하는 부동작 상태 감지부; 및 2차측 차단기에 의한 차단실패, 상대단 변전소의 송전선로 계전기의 픽업상태, 타 보호요소의 부동작 상태를 입력받아 2차측 계전기의 동작 후 2차측 차단기의 차단실패 시 상대단 변전소의 송전선로 계전기와의 보호협조가 가능하고 타 보호요소가 모두 부동작 상태인 경우 주변압기의 1차측 차단기를 트립시키는 차단실패 기동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

주변압기의 보호장치{APPARATUS FOR PROTECTING MAIN TRANSFORMER}
본 발명은 주변압기의 보호장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주변압기의 2차측 과전류계전기의 동작 후 2차측 차단기의 차단실패 시 상대 단 변전소의 송전선로 계전기와의 보호협조가 가능한 경우 차단실패 기동하는 계전기를 통해 1차측 차단기를 트립 시킴으로써 주변압기를 보호하는 주변압기의 보호장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전력용 변압기(Power Transformer)는 산업용 전력 기기 중 가장 널리 사용되고 있는 기기로서, 송전 계통이나 배전 계통에서 가장 필수적인 장비이며, 교류전압의 승압 및 강압을 통한 경제적인 송배전으로 공장 또는 가정에 필요한 전력을 공급하는 용도로 사용된다.
따라서 변압기는 변압기의 고장에 대한 전기 계통의 보호, 전기 계통의 외란에 대한 변압기의 보호, 및 기타 돌발적인 비상 상황에 대한 변압기의 보호를 위한 보호장치가 마련되어 있다.
보호장치는 크게 전기적 보호장치와 기계적 보호장치로 구분될 수 있다. 전기적 보호장치는 변압기에 흐르는 고장 전류를 검출하여 변압기를 보호하는 계전기로 구성되며, 주보호를 위한 비율차동계전기, 후비보호를 위한 과전류계전기와 지락과전압계전기가 전기적 보호장치에 해당한다.
또한, 기계적 보호장치는 변압기의 외함에 설치되어 변압기 내부의 압력 변화를 감시하여 기계적인 접점에 의해 동작하는 보호장치로서, 충격 압력 계전기(Sudden Pressure Relay), 방압 안전 장치(Pressure Relief Device) 및 OLTC 보호계전기(OLTC Protective Relay)가 기계적 보호장치에 해당한다. 충격 압력 계전기는 변압기의 본체의 측면 상부에 설치되어 변압기의 내부 압력이 급상승하는 경우 동작하고, 방압 안전 장치는 변압기의 본체의 상부에 설치되어 변압기의 내부 압력이 상승하는 경우 방압막을 동작시켜 변압기 탱크의 변형 및 손상이 방지되도록 동작하며, OLTC 보호계전기는 OLTC와 콘서베이터 사이에 설치되어 변압기의 내부 압력에 의한 절연유의 유속 변화에 따라 동작한다.
즉, 변압기의 보호장치는 변압기의 내부 고장에 의한 순간적인 압력 상승을 감지하여 동작하게 되며, 정동작 시에는 변압기의 내부 압력 상승이 감지된 경우 1차 차단기 및 2차 차단기로 트립신호가 전달되어 변압기를 계통에서 분리함으로써 변압기를 보호하고 파급 고장이 예방되도록 동작한다. 즉, 변압기의 내부 고장(층간 단락, 지락 고장, 과열 단선 등)으로 인해 유중 방전 또는 이상 발열이 발생함에 따라 절연지 또는 절연유 등이 분해되고 가스가 발생하게 되어 변압기 내부의 압력이 상승하게 됨으로써 보호장치가 동작하여 변압기가 정지된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-2051909호(2019.12.06. 공고, 변압기의 오동작 방지 장치 및 방법)에 개시되어 있다.
한편, 변압기의 보호장치는 변압기의 내부 고장이 아닌, 보호장치 자체의 결함, 외부에서 발생하여 변압기로 파급되는 외부 고장, 보호장치 내부로의 수분 침투 등에 의해 오동작되는 경우가 빈번하게 발생하고 있으며, 변압기 보호장치의 오동작 시에는 오신호가 변압기의 1차 차단기 및 2차 차단기로 전달되어 변압기가 정지되는 문제가 발생한다. 변압기 보호장치의 오동작 및 그에 따른 변압기의 정지로 인해 정전이 야기되는 경우 막대한 손실비용이 발생하게 되는 점에서, 변압기의 내부 고장이 발생하지 않은 경우에 변압기 보호장치가 오동작하는 문제를 제거할 필요성이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 주변압기의 2차측 과전류계전기의 동작 후 2차측 차단기의 차단실패 시 상대 단 변전소의 송전선로 계전기와의 보호협조가 가능한 경우 차단실패 기동하는 계전기를 통해 1차측 차단기를 트립 시킴으로써 주변압기를 보호하는 주변압기의 보호장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 주변압기의 보호장치는, 주변압기의 2차측 차단기의 차단실패를 감지하는 차단실패 감지부; 보호협조를 위한 상대단 변전소의 송전선로 계전기의 픽업상태를 감지하는 픽업상태 감지부; 주변압기의 타 보호요소의 부동작 상태를 감지하는 부동작 상태 감지부; 및 2차측 차단기에 의한 차단실패, 상대단 변전소의 송전선로 계전기의 픽업상태, 타 보호요소의 부동작 상태를 입력받아 2차측 계전기의 동작 후 2차측 차단기의 차단실패 시 상대단 변전소의 송전선로 계전기와의 보호협조가 가능하고 타 보호요소가 모두 부동작 상태인 경우 주변압기의 1차측 차단기를 트립시키는 차단실패 기동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 차단실패 감지부의 결과를 지연시키는 지연기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 차단실패 감지부는, 주변압기의 2차측 계전기가 트립상태이고, 주변압기의 2차측 고장전류가 보호협조가능 최소 고장전류 정정값 이상이며, 2차측 차단기가 투입상태인 경우 차단 실패상태로 감지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 2차측 계전기의 트립상태는, 2차측 계전기의 한시 탭 동작전류 이상의 고장전류가 입력되어 트립 접점동작시 트립상태로 감지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상대단 변전소의 송전선로 계전기의 픽업상태는, 상대단 변전소 중 말단 변전소를 제외한 전원단 변전소에서의 픽업상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상대단 변전소의 송전선로 계전기의 픽업상태는, 상대단 변전소 송전선로 릴레이가 모두 동작된 경우 픽업상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 주변압기의 타 보호요소는, 주변압기의 주보호 요소, 1차 후비보요소와 2차 후비보호요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 차단실패 기동부는, 락아웃 계전기를 동작시켜 1차측 차단기를 트립시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 주변압기의 보호장치는 주변압기의 2차측 과전류계전기의 동작 후 2차측 차단기의 차단실패 시 상대 단 변전소의 송전선로 계전기와의 보호협조가 가능한 경우 차단실패 기동하는 계전기를 통해 1차측 차단기를 트립 시켜 주변압기를 보호함으로써, 차단실패 보호배전반을 구비하지 않고 안정적으로 차단실패 기동하여 정전고장 파급 사전예방이나 공급지장 부하를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주변압기의 보호장치를 나타낸 블록 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 주변압기의 보호장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주변압기의 보호장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 주변압기의 보호장치는, 차단실패 감지부(40), 픽업상태 감지부(50), 부동작 상태 감지부(60) 및 차단실패 기동부(80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
주변압기(20)는 송전 계통이나 배전 계통에서 154kV 전압의 송전선로에 1차측이 연결되어 23kV 전압으로 강압하여 2차측 송전선로에 공급할 수 있다.
차단실패 감지부(40)는 주변압기(20)의 2차측 차단기(30)의 차단실패를 감지한다.
즉, 차단실패 감지부(40)는, 주변압기(20)의 2차측 계전기(미도시)가 트립상태이고, 주변압기(20)의 2차측 고장전류가 보호협조가능 최소 고장전류 정정값 이상이며, 2차측 차단기(30)가 투입상태인 경우 즉, 모든 경우를 만족할 경우 차단 실패상태로 감지하여 차단실패 기동부(80)에 감지결과를 출력할 수 있다.
차단실패 감지부(40)는 주변압기(20)의 2차측에서 2차측 계전기의 한시 탭 동작전류 이상의 고장전류가 입력되어 트립상태인지 판단할 수 있다.
이때 2차측 계전기는 고장전류와 동작 지연시간 관계에 의한 강반한시 특성함수에 의한 동작지연 시간에 따라 트립될 수 있다.
또한, 동작지연 시간은 2차측 23kV측 고장시 고장종류에 따라 가변적일 수 있으며, 상대단 송전선로의 동작시간과 보호협조를 위한 시간을 고려하여 정정될 수 있다.
지연기(70)는 차단실패 감지부(40)의 결과를 차단실패 기동부(80)로 출력할 때 동작시간을 지연시켜 출력할 수 있다.
예를 들어, 2차측 차단기(30)의 동작시간과 2차측 계전기의 복귀시간에 마진을 고려하여 지연기(70)의 지연시간은 16.5 cycle로 적용할 수 있다.
픽업상태 감지부(50)는 보호협조를 위한 상대단 변전소의 송전선로 계전기의 픽업상태를 감지하여 차단실패 기동부(80)로 출력할 수 있다.
여기서, 상대단 변전소의 송전선로 계전기의 픽업상태는, 상대단 변전소 중 말단 변전소를 제외한 전원단 변전소에서의 픽업상태를 판단하여 상대단 변전소 송전선로 릴레이가 모두 동작된 경우 픽업상태로 감지하여 차단실패 기동부(80)로 출력한다.
본 실시예에서 상대단 변전소의 송전선로는 제 3영역(Zone)의 송전선로로서, 154kV 송전선로 거리계전 보호방식의 동작지연 시간은 제1 영역은 순시, 제2 영역은 20 cycle이고, 제 3영역은 100 cycle을 적용하고 있어 상대단 송전선로 제1 영역과 제2 영역 픽업시에는 2차측 계전기와 보호협조 시간을 확보할 수 없기 때문에 제3 영역 픽업시에만 차단실패 기동을 수행할 수 있도록 한다.
따라서, 픽업상태 감지부(50)는 자단 변전소에 연결된 고객 송전선로를 포함한 상대단 송전선로의 제3 영역의 픽업요소를 모두 판단하여 모두 동작된 경우 픽업상태로 감지하여 차단실패 기동부(80)로 출력한다.
부동작 상태 감지부(60)는 주변압기(20)의 타 보호요소의 부동작 상태를 감지하여 차단실패 기동부(80)로 출력한다.
여기서, 주변압기(20)의 타 보호요소는, 주변압기(20)의 주보호 요소, 1차 후비보요소와 2차 후비보호요소를 모두 포함할 수 있으며, 부동작 상태 감지부(60)는 모든 보호요소가 부동작 상태일 때 부동작 상태로 판단할 수 있다.
차단실패 기동부(80)는 차단실패 감지부(40)로부터 2차측 차단기(30)의 차단실패를 입력받고, 픽업상태 감지부(50)로부터 상대단 변전소의 송전선로 계전기의 픽업상태를 입력받고, 부동작 상태 감지부(60)로부터 타 보호요소의 부동작 상태를 입력받아 2차측 계전기의 동작 후 2차측 차단기(30)의 차단실패 시 상대단 변전소의 송전선로 계전기와의 보호협조가 가능하고 타 보호요소가 모두 부동작 상태인 경우 주변압기(20)의 1차측 차단기(10)를 트립시켜 차단실패 기동을 수행할 수 있다.
여기서, 차단실패 기동부(80)는 차단실패 기동 조건을 만족할 경우 1차측 차단기를 트립시키는 락아웃 계전기를 동작시켜 1차측 차단기(10)를 차단시킴으로써, 공급지장 부하 최소화와 정전 고장파급을 사전에 예방할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 주변압기의 보호장치에 따르면, 주변압기의 2차측 과전류계전기의 동작 후 2차측 차단기의 차단실패 시 상대 단 변전소의 송전선로 계전기와의 보호협조가 가능한 경우 차단실패 기동하는 계전기를 통해 1차측 차단기를 트립 시켜 주변압기를 보호함으로써, 차단실패 보호배전반을 구비하지 않고 안정적으로 차단실패 기동하여 정전고장 파급 사전예방이나 공급지장 부하를 최소화할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 1차측 차단기 20 : 주변압기
30 : 2차측 차단기 40 : 차단실패 감지부
50 : 픽업상태 감지부 60 : 부동작 상태 감지부
70 : 지연기 80 : 차단실패 기동부
90 : 락아웃 계전기

Claims (8)

  1. 주변압기의 2차측 차단기의 차단실패를 감지하는 차단실패 감지부;
    보호협조를 위한 상대단 변전소의 송전선로 계전기의 픽업상태를 감지하는 픽업상태 감지부;
    상기 주변압기의 타 보호요소의 부동작 상태를 감지하는 부동작 상태 감지부; 및
    상기 2차측 차단기의 차단실패, 상기 상대단 변전소의 송전선로 계전기의 픽업상태, 상기 타 보호요소의 부동작 상태를 입력받아 2차측 계전기의 동작 후 상기 2차측 차단기의 차단실패 시 상기 상대단 변전소의 송전선로 계전기와의 보호협조가 가능하고 상기 타 보호요소가 모두 부동작 상태인 경우 상기 주변압기의 상기 1차측 차단기를 트립시키는 차단실패 기동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주변압기의 보호장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 차단실패 감지부의 결과를 지연시키는 지연기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주변압기의 보호장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 차단실패 감지부는,
    상기 주변압기의 상기 2차측 계전기가 트립상태이고, 상기 주변압기의 2차측 고장전류가 보호협조가능 최소 고장전류 정정값 이상이며, 상기 2차측 차단기가 투입상태인 경우 차단 실패상태로 감지하는 것을 특징으로 하는 주변압기의 보호장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 2차측 계전기의 트립상태는, 상기 2차측 계전기의 한시 탭 동작전류 이상의 고장전류가 입력되어 트립 접점 동작시 트립상태로 감지하는 것을 특징으로 하는 주변압기의 보호장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 상대단 변전소의 송전선로 계전기의 픽업상태는, 상기 상대단 변전소 중 말단 변전소를 제외한 전원단 변전소에서의 픽업상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 주변압기의 보호장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 상대단 변전소의 송전선로 계전기의 픽업상태는, 상기 상대단 변전소 송전선로 릴레이가 모두 동작된 경우 픽업상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 주변압기의 보호장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 주변압기의 상기 타 보호요소는, 상기 주변압기의 주보호 요소, 1차 후비보요소와 2차 후비보호요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 주변압기의 보호장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 차단실패 기동부는, 락아웃 계전기를 동작시켜 상기 1차측 차단기를 트립시키는 것을 특징으로 하는 주변압기의 보호장치.
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