비율차동계전기의 원리, 특성, 문제점 및 대책 – 건축전기설비기술사

① CT의 특성은 전류의 크기에 따라 변화하다. 예를들어 100/5[A]짜리 CT의 경우 1차에 100[A] 이하의 전류가 흐를 때는 CT비가 20(100÷5)으로 일정하지만 1차에 2000[A]의 대전류가 흐르면 2차에는 계산상으로는 100[A](2000÷20)의 전류가 흘러야 하나 실제로는 90[A]정도밖에 흐르지 못한다.

② 이렇게 CT 2차측 전류가 감소하는 비율이 변압기 1차에 설치된 CT와 2차에 설치 된 CT가 완전히 동일하다면 문제가 없겠으나 CT의 오차특성이 다르기 때문에 그 게 동일할 수가 없다.

③ 즉 단락사고 등으로 대전류가 흐를 때 예를들어 변압기 1차측 CT 2차에는 95[A]의 전류가 흐르는데 변압기 2차측 CT 2차에는 90[A]밖에 흐르지 않는 경우가 생긴다는 말이다. 이렇게 되면 5[A](95―90)의 전류가 OCR에 흘러서 오동작하게 된다.

④ 차동계전기는 원래 변압기 내부고장시에 동작하도록 하는 것이다. 그런데 앞에서와 같이 오동작을 하게 되면 외부고장에도 동작하는 결과가 되므로 변압기 보호용으로는 차동계전방식이 사용되지 않는다.

⑤ 이러한 차동계전방식의 특성을 유지하면서도 외부고장에 대해 오동작 하는 단점을 보완한 방식이 비율차동계전방식이다.

⑥ 비율차동계전기는 원리적으로 차동계전기와 동일하나 그림에서와 같이 계전기에 억제 코일을 달아서 외부 사고 시에 동작 코일에 전류가 흐르더라도 그 전류의 크기가 억제 코일에 흐르는 전류의 일정비율 이상일 때만 동작하도록 한 것이다.

① 비율차동계전기는 그 계전기에 억제 코일(RC)을 달아서 외부 사고 시에 동작 코일에 전류가 흐르더라도 그 전류의 크기가 억제 코일에 흐르는 전류의 일정 비율 이상일 때만 동작하도록 한 계전기로 변압기의 주보호용으로 많이 쓰인다.

② 비율차동계전기로는, 유도 원판형 비율차동계전기(동작시간 0.1 초 정도), 고속도 비율차동계전기(동작 시간 1∼2 사이클)가 있다.

③ 변압기 무부하 투입 시 발생하는 여자돌입전류에 의해 계전기가 오동작할 수 있는데, 이를 방지하기 위해 고조파 억제부 비율차동계전기를 사용한다.

① 문제점
변압기 여자돌입전류와 고조파에 의해 오동작하는 경우가 있다.

② 대책
– 비대칭파 저지법 변압기에 여자돌입전류가 흐를 때는 비율차동계전기의 동작을 억제한다.
– 감도저하법 고조파나 여자돌입전류가 흐를 때는 동작코일을 By Pass시키거나 분로회로를 구성해서 동작코일의 동작을 억제한다.
– 고조파 억제법 변류기 2차측 전류를 필터로 기본파와 고조파로 나누어 기본파 전류는 동작코일에 흘려 주어서 동작력을 발생하도록 하고, 고조파분은 억제코일에 흘려서 억제력을 발생하도록 하는 방식이다.