비율 차동 계전기의 정의,작동 원리,구성 요소, 장단점 (전력공학)

 

 

비율 차동 계전기

비율 차동 계전기 (Percentage Differential Relay)는 전력 시스템의 보호 계전기 중 하나로, 주로 변압기, 발전기, 전동기 및 고전압 전력 회로에서 사용됩니다. 이 계전기는 보호 구역 내의 전류 차이를 감지하고, 그 차이가 일정 비율을 초과하면 고장으로 인식하여 회로를 차단하는 역할을 합니다.

 

비율 차동 계전기 작동 원리

비율 차동 계전기는 보호 구역의 각 끝단에서 전류를 측정합니다. 이들 전류의 차이를 비교하고, 그 차이가 미리 설정된 비율을 초과할 경우 계전기가 작동하여 회로를 차단합니다. 이는 내부 고장과 외부 고장을 구분하는 데 유용합니다.

• 내부 고장: 보호 구역 내에서 발생한 고장으로, 차동 계전기가 감지하여 즉시 차단을 명령합니다.
• 외부 고장: 보호 구역 외부에서 발생한 고장으로, 차동 계전기는 이를 감지하지만, 설정된 비율을 초과하지 않기 때문에 차단하지 않습니다.

 

비율 차동 계전기 주요 구성 요소

1. CT (Current Transformer): 보호 구역의 양 끝단에 설치되어 전류를 측정합니다.
2. 차동 회로: 각 CT에서 오는 전류를 비교하여 차동 전류를 계산합니다.
3. 비율 설정 장치: 차동 전류와 함께 비교되는 기준 비율을 설정합니다.
4. 계전기: 설정된 비율을 초과하는 차동 전류가 발생하면 동작하여 차단 신호를 보냅니다.

 

비율 차동 계전기 특징

1. 높은 감도: 내부 고장을 정확히 감지하여 신속하게 차단합니다.
2. 안정성: 외부 고장 및 정상적인 과도 상태에서는 오동작하지 않도록 설정됩니다.
3. 비율 설정: 차동 전류와 외부 전류의 비율을 조정하여 다양한 조건에서 신뢰성 있게 동작합니다.

 

비율 차동 계전기의 비율 설정

• 비율 설정 (Slope): 보호 구역 내외의 전류 차이를 기준으로 설정된 비율입니다. 이는 정상적인 부하 전류와 변압기의 탭 변동을 고려하여 설정됩니다.
• 작동 기준 (Pickup Value): 계전기가 동작을 시작하는 최소 전류 차이 값입니다. 이 값 이상일 때 계전기는 차단 신호를 보냅니다.

 

비율 차동 계전기의 장점

1. 내부 고장에 대한 신속한 차단: 내부 고장을 즉시 감지하고 차단하여 시스템의 손상을 최소화합니다.
2. 외부 고장에 대한 내성: 외부 고장이나 정상적인 과도 상태에서는 오동작을 방지합니다.
3. 높은 신뢰성: 변압기, 발전기, 전동기 등의 주요 장비 보호에 매우 효과적입니다.

 

비율 차동 계전기의 응용

• 변압기 보호: 변압기 내부 고장을 감지하여 손상을 방지합니다.
• 발전기 보호: 발전기 내부에서 발생하는 고장을 감지하여 발전기를 보호합니다.
• 전동기 보호: 대형 전동기의 내부 고장을 신속히 감지하여 전동기를 보호합니다.
• 버스바 보호: 고전압 버스바에서의 내부 고장을 감지하고 차단하여 시스템 안정성을 유지합니다.