거리 계전기의 정의,작동원리,구성요소,장단점 (전력공학)

 

 

 

 

거리 계전기는 전력 시스템에서 주로 송전선로의 보호에 사용되는 계전기입니다. 이 계전기는 고장의 위치를 판단하기 위해 전압과 전류를 측정하여 임피던스를 계산합니다. 임피던스는 선로의 길이에 비례하므로, 거리 계전기는 고장이 발생한 위치를 추정할 수 있습니다.

 

거리 계전기 (Distance Relay)

거리 계전기 정의

거리 계전기는 송전선로의 고장 위치를 탐지하기 위해 전압과 전류를 측정하고, 이로부터 계산된 임피던스가 설정된 임피던스 한계 내에 있는지를 판단하여 보호 동작을 수행하는 계전기입니다.

 

 

거리 계전기 작동 원리

거리 계전기는 선로의 특정 구간에서 고장이 발생하면, 그 지점까지의 전압과 전류를 측정하여 고장 지점까지의 임피던스를 계산합니다. 계산된 임피던스가 미리 설정된 임피던스 한계 내에 있을 경우 계전기는 차단기를 동작시켜 고장 구간을 분리합니다. 이로 인해 고장 지점이 어디인지, 그리고 고장 구간이 보호 영역 내에 있는지를 판단할 수 있습니다.

 

 

거리 계전기 주요 구성 요소

1. 전압 변성기 (PT): 선로의 전압을 측정합니다.
2. 전류 변성기 (CT): 선로의 전류를 측정합니다.
3. 임피던스 계산기: 측정된 전압과 전류를 이용하여 임피던스를 계산합니다.
4. 비교기: 계산된 임피던스를 설정된 한계 값과 비교합니다.
5. 타이머: 계전기가 설정된 시간 동안 조건을 만족하는지 확인합니다.

 

거리 계전기 특징

• 고장 위치 판단: 선로의 어느 위치에서 고장이 발생했는지 판단할 수 있습니다.
• 속도: 고장 위치를 신속하게 탐지하여 차단기를 빠르게 동작시킵니다.
• 정확성: 정확한 고장 지점 판단으로 불필요한 차단을 방지합니다.
• 다중 영역 보호: 1차, 2차, 3차 보호 영역 설정을 통해 고장의 위치에 따라 단계적으로 보호합니다.

 

거리 계전기 보호 영역 설정

거리 계전기는 보호 영역을 설정하여 고장이 발생한 지점의 임피던스를 기준으로 차단 동작을 수행합니다. 일반적으로 1차, 2차, 3차 보호 영역을 설정하며, 각 영역은 임피던스 한계 값과 시간 지연을 달리하여 설정됩니다.

1. 1차 보호 (Zone 1): 가장 가까운 고장 영역으로 설정된 임피던스 내에서 즉시 동작합니다.
2. 2차 보호 (Zone 2): 1차 보호 영역을 넘어서는 고장 영역으로, 일정 시간 지연 후 동작합니다.
3. 3차 보호 (Zone 3): 선로의 말단까지 포함하는 보호 영역으로, 더 긴 시간 지연 후 동작합니다.

 

거리 계전기 장점

• 정확한 고장 위치 탐지: 고장 발생 지점을 정확히 판단하여 신속하게 대응할 수 있습니다.
• 고장 영역별 차단: 보호 영역을 단계적으로 설정하여 고장 위치에 따라 적절히 차단합니다.
• 효율적 보호: 불필요한 차단을 방지하고 시스템 안정성을 유지합니다.

 

거리 계전기 단점

• 설정 복잡성: 정확한 임피던스 설정과 시간 지연 설정이 필요합니다.
• 고비용: 초기 설치 및 유지보수 비용이 높을 수 있습니다.
• 외부 조건 민감성: 선로 조건 변화나 외부 환경 변화에 민감할 수 있습니다.

 

거리 계전기 응용

• 송전선로 보호: 고압 송전선로에서 발생하는 고장을 정확히 탐지하고 신속히 차단합니다.
• 변전소 보호: 변전소의 각 구간별 고장을 감지하여 적절히 대응합니다.
• 복합 보호 시스템: 다른 보호 계전기와 함께 사용되어 전력 시스템의 전체적인 보호를 강화합니다.