발전설비에서 51V 보호계전기의 원리, 역할

발전설비에서 51V 보호계전기의 원리, 역할

발전설비에서 51V 보호계전기의 원리, 역할

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1. 작동원리
 - CT 2차측 정격전류(3.84A)의 110%를 초과하고, 0.6초 이상 유지될 때 전압억제부 과전류계전기(51V)가 작동 한다

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2. 작동 필요성
 - 발전기 과부하나 외부사고시 송전선 보호계통의 주보호 계전기가
   동작하지 않을 경우에 사고로부터 발전기를 보호하기 위함

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3. 인터록 발생 원인
 - 절연열화의 진전 등에 의한 자발적인 것
 - 계통사고 등 외부요인

 

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발전설비에서 51V 보호계전기의 역할, 원리

 

51V는 일반적인 과전류 계전기에 추가로 전압의 요인을 추가한 계전기로
전압억제부 또는 전압제어부 과전류계전기 Voltage-Restrained or Voltage-Controlled Overcurrent Protection라 합니다.

주요 적용개소는 최대 부하전류와 최소고장전류의 차이가 적은 계통에서 사용될 수 있고,
발전기 쪽에서는 이미 언급하신데로 발전기의 주보호계전기보다는 후비보호계전기로 적용을 합니다.

그 배경은
고장회로에서 동기발전기의 리액턴스는 차과도리액턴스, 과도리액턴스 그리고 동기리액턴스의 형태로 시간의 경과에 따라 순서적으로 나타나게 됩니다.
통상, 발전기 후비보호계전기는 1초 이상의 보호협조 시간을 갖게 되므로 차과도/과도 보다는 동기리액턴스가 작용하는 시점에 동작해야 하는 것이 일반적인 상황이 됩니다.

이때, 발전기의 동기리액턴스는 통상 200~300%정도로 고장전류의 크기가 오히려 발전기 정격전류보다 적어질 수도 있는 상황이 발생하게 됩니다.

발전기의 정상운전범위는 발전기 단자전압 95%이상, 100%의 정격전류죠.
고장이 발생했을 경우엔, 발전기가 기여하는 고장전류는 초기엔 정격전류보다 훨씬 크게 되나, 동기리액턴스가 작용하는 1초이상쯤에는 50~60%정격전류 정도로 그 크기가 감소되며, 단자전압도 초기엔 대략 40~50%, 1초이상 경과된 후에는 10~20%정도로 감소되는 특성을 갖습니다. (일반적인 사항으로 발전기의 특성에 따라 차이는 있을 수 있습니다.)

따라서, 고장 발생시 발전기의 단자전압과 전류가 작아지는 현상을 이용하여
과전류계전기의 동작치를 정격전류 부근 또는 그보다 작게 설정하고 전압이 감소되지 않으면 정상운전의 상태로 판단하고 동작되지 않고, 전압이 함께 떨어지면 고장상태임을 판단하는 계전기가 필요하게 되며 일반적인 반한시타입의 과전류계전기로는 이러한 특성에 효과적인 보호가 되지 못하므로 그 역할을 할 수 있는 반한시형 51V를 발전기 회로의 후비보호계전기로 적용을 합니다.

결과적으로 51V는 발전기후비 보호외에도 고장전류의 크기가 부하전류와 비슷하여 정상상태와 고장상태 구분 어려운 개소에서 일반적인 과전류계전기 대신 적용 할 수 있습니다.

 

발전설비에서 51V 보호계전기의 역할 원리