KR20230155721A - 영상전류를 이용한 변압기 보호계전기 신뢰성 확인시스템 및 방법 - Google Patents

영상전류를 이용한 변압기 보호계전기 신뢰성 확인시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전원 공급 장치 및 이를 포함하는 보호계전기 신뢰성 확인 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 변압기에 영상전류를 발생시켜 이 변압기를 보호하는 계전기에 입력되는 영상전류 회로의 신뢰성을 검증하는 장치 및 이를 포함하는 신뢰성 확인 시스템에 관한 것이다.

Description

영상전류를 이용한 변압기 보호계전기 신뢰성 확인시스템 및 방법 {Transformer protection relay using zero current reliability verification system and method}
본 발명은 전원 공급 장치 및 이를 포함하는 보호계전기 신뢰성 확인 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 변압기에 영상전류를 발생시켜 이 변압기를 보호하는 계전기에 입력되는 영상전류 회로의 신뢰성을 검증하는 장치 및 이를 포함하는 신뢰성 확인 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 고전압 대용량 전력을 사용하는 변압기는 변압기 내부의 고장을 보호하기 위하여 변압기 단자 측 영상 전류와 변압기 중성점 측 영상전류를 이용하는 전류 비율차동 방식의 보호계전기를 적용하여 고장을 보호한다.
변압기 보호용 전류 비율차동 방식의 보호계전기는, 변압기 내의 사고를 검출하기 위한 것으로, 변압기의 1차측과 2차측의 권선(捲線)구성에 맞춰, 검출 대상의 상(相)의 1차측의 권선과 2차측의 권선의 세트에 대해서, 각 상의 전류의 위상과 크기의 정합을 취해, 그 상의 차전류를 산출한다. 검출 대상의 상에 사고가 발생했을 경우에 차전류가 발생하고, 변압기 보호용 전류차동 릴레이는, 그 차전류의 발생을 검출하여 동작하는 것이 일반적이다.
또한, 변압기 내외부의 지락 고장판별을 위하여 단자측 영상전류와 중성점 측 영상 전류의 백터합을 계산하여 백터합이 0 이면 외부고장으로 판단하며 백터합이 영상전류의 2배이면 변압기 내부에 고장이 발생한 것으로 판단한다. 그러므로 변압기의 단자 측 및 중성점 측에 설치된 변류기(이하 CT라 함)로부터 계전기까지 연결되는 회로의 신뢰성이 아주 중요하다. 보통 변압기에 영상 전류를 주입하기 어려워 현장 엔지니어들이 변류기(CT)로부터 계전기까지 연결되는 전선(이하 CT케이블이라 함)을 확인하여 계전기에 결선하고 있으나 계전기의 동작 특성에 정확히 일치하는 CT 설치 방향 및 결선에 대해 100% 신뢰성을 담보하기는 불가능하다. 우리나라에서 이와 관련한 CT케이블의 결선이 잘못되어 변압기에 고장이 발생하지 않았음에도 용량 100MW 이상의 변압기가 정전되는 사례가 1년에 2~3회 정도 발생하고 있어 경제적 피해가 수억 ~ 수십억에 이르고 있다.
대한민국 공개 특허 제10-2020-0100140호(공개일자 2020년08월25일)
본 발명의 목적은 변압기에 영상 전류를 발생시키고 이때 흐르는 전류를 이용하여 변압기 보호계전기 회로가 100% 신뢰성을 확보하는지를 확인하기 위한 전원을 생성하는 전원 공급 장치 및 이를 포함하여 변압기에 전원을 공급하는 방법 등의 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 영상전류를 이용한 변압기 보호계전기 신뢰성 확인시스템은 전압 조절 장치(120), 승압 변압기(130)를 포함한다.
상기 전압 조절 장치(120)는 0 ~ 500V의 교류 전압 발생시키고 조절하는 장치이며 승압 변압기(130)는 입력 500V를 출력 1000 ~ 3500V로 승압 하는 장치로 저압과 고압 권선은 절연구조를 가지고 있다.
상기한 본 발명의 실시예들에 따르면, 변압기에 영상 전류를 발생하여 보호계전기에 입력되는 영상회로의 신뢰성을 100% 확보하므로 서 변압기 외부에서 고장이 발생하여도 변압기 보호계전기는 오동작 하지 않아 의도치 않는 설비의 정지를 방지할 수 있으며 내부 지락 고장시 확실하게 변압기를 보호 할 수 있다.
본 특허는 CT설치 방향 및 결선에 대하여 100% 신뢰성을 확보할 수 있는 방법 및 장치에 대한 내용을 포함하고 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 영상전류 발생 방법을 개념적으로 나타낸 도면이다.
이하, 실시형태의 영상전류를 이용한 변압기 보호계전기 신뢰성 확인시스템을, 도면을 참조하여 설명한다. 또 그들 구성의 중복되는 설명은 생략할 경우가 있다.
구체적으로, 도 1에 나타난 바와 같이 변압기에 영상 전류를 발생하기 위한 장치로는 전압을 0 ~ 500V까지 연속적으로 조절하는 전압 조절 장치(120)와 이 전압 조절 장치(120)와 연결하는 시험용 승압변압기(130)가 있으며 이 시험용 승압변압기는 2~7배로 전압을 승압시키는 전압비를 가지고 있어 전압 조절 장치(120)로부터 입력된 전압을 2 ~7배 높여서 변압기 단자에 연결할 수 있는 구조를 가지고 있다.
본 발명에서는 변압기(100)에 영상 전류가 발생하도록 회로를 구성하는 방법으로 지금까지 시도되지 않는 방법을 제시한다. 먼저 변압기(100)에 영상 전류가 발생하도록 하기 위해 변압기 단자측(도 1의 H1, H2, H3)을 접지한다. 그런 다음 접지되어 있는 변압기 중성점 측 단자(H0)를 접지에서 분리하고 시험용 승압변압기(130)의 출력 단자 중 하나를 변압기 중성점(H0) 측과 연결하고 다른 하나는 접지 측에 연결한다. 이런 상태에서 전압조절 장치의 전압을 0V에서부터 서서히 올려 변압기 영상 전류가 일정 크기(20 ~100A)로 흐르면 전압을 고정하고 계전기에서 영상전류를 측정하여 변압기 단자측의 영상 전류와 변압기 중성점 측의 영상 전류의 크기와 위상을 측정하면 CT의 설치 방향과 CT케이블의 결선 상태가 계전기의 특성에 100% 올바른지 판단이 가능하다.
도1의 실시 예와 같다면 변압기 단자측 영상 전류의 크기와 중성점측 영상 전류의 크기는 동일하게 측정되며 두 전류사이의 위상은 180도의 특성을 가지게 되며 이러한 결과로부터 CT의 설치방향과 CT케이블 결선이 정상이란 것을 알 수 있다.
100 : 변압기
110 : 변압기 보호계전기
120 : 전압조절장치
130 : 시험용 승압변압기

Claims (2)

  1. 변압기에 영상 전류를 발생시키는 시스템에 있어서,
    변압기 단자측을 접지한 상태에서 변압기 중성점 측과 대지간에 절연된 교류 전압을 인가하기 위한 전압조절장치(120)와 승압변압기(130)로 구성되는 것을 특징으로 하는 영상전류를 이용한 변압기 보호계전기 신뢰성 확인시스템.
  2. 변압기에 영상 전류를 발생시키는 방법에 있어서,
    변압기 단자측을 접지한 상태에서 변압기 중성점 측과 대지간에 절연된 교류 전압을 인가하는 특징으로 하는 영상전류를 이용한 변압기 보호계전기 신뢰성 확인방법.
KR1020220055245A 2022-05-04 2022-05-04 영상전류를 이용한 변압기 보호계전기 신뢰성 확인시스템 및 방법 KR20230155721A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200100140A (ko) 2018-01-30 2020-08-25 가부시끼가이샤 도시바 변압기 보호 계전 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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