[***]지락전류 이해하기?(1) 비접지 계통의 지락보호 방식

방식의 특징1.1 계통 접지방식비교1.2 비접지 방식의 특징2. 비접지 계통의 지락전류 계산2.1 저압 비접지 계통에서 정전용량만을 고려하는 경우2.2 고압 비접지 계통에서 정전용량만을 고려하는 경우2.3 GPT 1개소를 설치한 경우3. 비접지 계통의 지락보호 방식3.1 고압 비접지 계통의 지락보호3.2 저압 비접지 계통의 지락보호3.3 영상전류 및 영상전압 검출원리3.4 한류저항의 용량 및 접지형 계기용 변압기 부담4. 비접지 계통의 지락보호 협조4.1 고압 계통의 지락보호 협조4.2 지락 과전압 계전기(OVGR) 정정계산 예4.3 저압 계통의 지락보호 협조5. 맺음말전력계통의 사고는 3상 단락에 비해 1선 지락사고가 대부분을 차지하고 있으며 적절한접지를 통해 ▶대지전압의 이상상승을 억제하고 ▶보호 계전기에 의한 지락고장 검출▶고장구간을 자동선택 차단하여 전력기기의 손상과 사고파급을 방지하여야 한다.그러나 플랜트의 경우, 계통접지방식과 지락보호 시스템에 대한 이해부족으로 상기의 목적을 제대로 만족하지 못하는 사례와 정전으로 인한 2차적인 생산피해도 많이 발생하고 있다. 따라서 본 론에서는 계통접지 방식 중에서 비접지 방식의 전반적인 이해를돕고자하며, 이를 토대로 비접지 계통의 지락보호 협조에 대하여 학습하고자 한다.※ 본 내용은 파워세븐엔지니어링을 검색하면 자료를 다운 받을 수 있음1. 비접지 방식의 특징1.1 계통접지 방식 비교[표1]에서와 같이 계통접지 방식별 특징과 장․단점이 다르기 때문에 각 수용가의 전기적특성과 설비규모 등을 파악하여 접지방식을 선택해야 한다. 플랜트의 경우 처음에는 비접지 방식을 선택하였다가 공장규모가 커져 뱅크용량이 크게 되면 비접지 방식의 보호로보호가 어려운 경우가 있을 수 있다. 실제로 우리나라의 경우 접지방식을 검토하기보다는 종래에 사용하던 방식을 그대로 적용하기 때문에 접지방식이 맞지 않는 경우가 많다.따라서 설비규모가 점차 대형화됨에 따라 접지방식도 비접지〈저항접지〈직접접지 방식으로 기술적인 검토가 필요하다. [표1]에서 의미하는 뜻은 매우 중요한 기술사항이므로 특히, 비접지 방식에 대하여 상세히 기술하기로 한다.[표 1] 계통접지방식 비교구 분 직접(다중)접지 비 접 지 저항접지결 선 도중성점 저항 Z ≒ 0 Z ≒ ∞ Z = R지락전류 수백 ˜ 수천 A 수A이하임의 조정(5˜200A정도)1선 지락시건전상 전위상승1.3 E E E유도장해 대 소 중전원 공급(Service)Trip at thefirst faultNo trip at thefirst faultTrip at thefirst fault장 점+보통의 절연강도+단순한 보호방식(OCGR)+과도전압 감소+중단없는 전원공급+적은 고장전류+적은 고장전류+지락보호 용이+중간 수준의 절연강도+과도 과전압 감소단 점+전원공급 중단+큰 고장전류+높은 접촉전압+과도 과전압 상승+높은 절연강도 요구+지락보호 난이(GPT, ZCT, SGR)+전원공급 중단+열적 스트레스 발생1.2 비접지 방식의 특징비접지 방식은 계통을 접지하지 않고 운전하는 방식으로 지락 사고시 지락전류는 [그림5]와 같이 계통의 충전전류와 GPT를 통한 유효분 전류가 벡터 합성되어 흐르며 수 A정도에 지나지 않는다. 그러나 1선 지락 사고시 건전상의 전위는 [그림4]와 같이 배까지 상승된다. 만약 이 지락사고 전류가 간헐적으로생기거나 계속 흐르도록 방치하면 심각한 과도 이상전압이 대지간에 생길 수있으며, 그 크기가 상 전압의 6~8배에 이른다. 이것은 기기의 절연을 파괴시키고 심지어는 2~3대의 전동기가 동시에 소손되기도 한다. 이 과도 이상전압은계통 Capacitance의 반복 충전 때문이거나 계통 Capacitance와 기기의Inductance 간의 공진에 의하여 발생된다. 만일 1선 지락사고 상태로 방치할때 다른 상의 지락 사고시는 2선 지락사고(Phase-to-Ground-to-Phase Fault)가 되어 대 전류가 흐르면서 과전류 계전기에 의하여 Trip 된다. 만일, 2선 지락점에서 아크발생시에 플랜트 환경에 따라서는 폭발의 위험성도 있다.2. 비접지 계통의 지락전류 계산2.1 저압 비접지 계통에서 정전용량만 고려하는 경우[그림1]과 같이 저압 440V 비접지 계통을 예를 들어서 설명하기로 한다. 고압회로와 마찬가지로 저압회로에서도 케이블의 정전용량과 기기의 대지간 정전용량이 존재한다. 실제 상태에서는 대지간 불평형이 생기는 것이 일반적이지만여기서는 계산의 편리상 1상당 대지정전용량의 크기를 1㎌정도로 가정하고,대지간 정전용량은 3상평형이 유지된 것으로 한다. 이러한 조건일 때 만일 A상에서 1선 지락사고가 발생할 때 지락전류 크기를 구하여 보자.[그림 1] GPT를 설치하지 않은 경우① 건전상태의 경우정상상태의 1상당 대지간 충전전류를 계산하면 95.8㎃ 정도로 계산된다.그러나 3상 벡터합성전류는 이므로 전류가 흐르지않는다. 실제 상태에서는 저압 케이블의 포설조건과 부하특성 때문에 대지간 불평형 전류로 인하여 GPT를 설치하면, 3차 측의 영상전압이 20~30V정도로 발생하는 경우가 많다.② A상 지락의 경우A상이 지락되면 중성점이 [그림2]와 같이 A점으로 이동하므로 건전상의대지전위는 √3배가 된다. 따라서 정상상태의 충전전류보다 √3배가 커지게된다.[그림 2]즉, 이므로이때 지락전류의 크기는 다음과 같이 계산되며,이다.또한, 이므로 와 같이 계산할 수 있으며정전용량을 고려한 지락전류는 정상상태의 1상당 대지간 충전전류를 구하여 3배를 적용하면 쉽게 계산할 수 있다.2.2 고압 비접지 계통에서 정전용량만 고려하는 경우[그림3]과 같이 고압 비접지 계통을 고려할 때, No.1 Feeder의 a상이 지락 되었을 경우 충전전류만을 고려한 지락전류를 계산하여보자. 단 케이블의 굵기는No.1 Feeder Cable 100㎟×2㎞, No.2 Feeder Cable 250㎟×3㎞가 포설되어있는 것으로 한다.[그림 3]① 정상상태에서 각 상 케이블에는 충전용량이 있기 때문에 당연히 충전전류가흐른다. 그러나 3상이 평형되어 있는 경우에는 3상의 충전전류 합은 0이 되기때문에 충전전류는 외부로 나타나지 않는다.② a상이 지락되면 a상의 대지전위는 완전지락의 경우 0V로 되기 때문에 [그림5]와 같이 a상의 충전전류는 흐르지 않고 b, c상의 충전전류만 모선을 향하여 흐르게 되고, 변압기 권선을 통하여 지락점 a상으로 흐르게 된다.[표 2] CV케이블의 정전용량 ohm사 현장의 전기계산기법(제3집)공칭단면적[㎟]최대도체저항(20℃) [Ω/㎞]표준정전용량(20℃) [㎌/㎞]3kV 6kV 10kV5004003252502001501251008060503830221480.03470.04590.05720.07220.09550.1190.1510.1950.2460.3040.8780.4790.6260.8521.302.320.630.550.570.520.450.480.440.370.340.310.290.310.280.240.200.170.560.510.450.400.370.370.340.300.260.250.230.210.190.180.140.120.470.420.390.350.310.310.290.250.230.210.20즉, 지락전류는 로 되며 케이블 정전용량은 [표2]를 참고하여계산할 수 있다.No.1 Feeder는 0.30 × 2 = 0.6㎌No.2 Feeder는 0.40 × 3 = 1.2㎌정도이며 케이블 정전용량에 의한 지락전류의 크기를 무시할 수 없게 되며, 지락 보호계전기의 동작특성에 영향을 미치므로 감도를 저하시키는 경우가 발생한다.[그림 4][그림4]는 케이블 정전용량에 의한 지락전류와 전위상승관계에 대한 이해를 돕기 위해 도해한 것이다. 수식은 다음과 같이 성립된다.∴, ,,2.3 GPT 1개소를 설치한 경우전술한 내용은 케이블의 정전용량만을 고려할 때 지락전류에 대하여 해설한 것이며, 실제 계통에서는 지락전류의 경로를 만들어 영상전압을 검출하기 위해GPT를 설치하여 사용하게 된다. 그러나 국내 플랜트에서는 고압계통의 변압기군별 GPT 설치개소가 많아, 영상전압 감도저하의 원인이 되고 있는 사례가 많으며, 비접지 계통의 특성을 잘못 이해하고 있어서 지락사고가 발생하면 전기안전관리업무에 지장을 초래하는 경우가 있다. 여기서는 실무이해를 돕기 위해GPT 1개소를 설치한 경우, 영상전압과 지락전류를 계산하여보기로 하며, 계산조건은 다음과 같다.즉, 3.3kV 비접지 계통에 GPT를 1개소 설치한 경우, CV 케이블을 다음과 같이시설한 것으로 한다.a. 100㎟ × 1km (C=0.37㎌/km)b. 250㎟ × 1km (C=0.52㎌/km)c. 지락점 저항 4000(Ω)(단, 계산 편리상 케이블 정전용량은 1㎌으로 한다.)① GPT 3차 영상전압≒ 39.1 (V)위의 결과에서 완전 지락시 Rg = 0, 케이블 정전용량을 무시하면= 190.5(V) 이다.② 지락전류＝ 0.4(A)위의 결과에서 완전 지락시 Rg = 0 인 경우[그림 5] 비접지 계통의 지락전류 흐름도[그림5]는 비접지 계통에서 방향성 지락계전기를 동작시키기 위한, GPT 3차측의 영상전압 검출과 지락전류의 흐름을 개략적으로 나타낸 것이다. 즉, 비접지계통에서 영상변류기(ZCT)가 검출하는 지락전류는 GPT 중성점으로 흐르는 유효분 전류와 케이블 정정용량에 의한 충전전류의 벡터합성을 검출하는 것이다.따라서 방향선택 지락계전기의 동작특성을 선정하는데 중요한 요소가 된다.예제1) 계통접지 방식의 종류를 분류하고 중성점 접지방식의 선정에 대하여 설명하여라.해설) 계통접지방식은 [표1] [표3]과 같이 비접지방식, 고저항 접지방식, 저저항 접지방식, 직접 접지방식이 주로 적용되며, 이 밖에도 리액턴스 접지방식,소호리액터 접지방식 등이 있다.[표 11] 중성점 접지방식접지방식의 종류 중성점 접지 임피던스비접지 = ∞고저항, 저저항 접지 = R직접접지 = 0① 저항접지계통저압계통은 고저항 접지방식을 고려할 수 있으나 지락보호 협조와 환경에 주의하여야 하며, 고압계통에는 케이블 충전용량을 고려하기 때문에저저항 접지방식이 많이 적용된다.② 비접지계통비접지 방식에서는 임피던스가 매우 크므로 지락전류가 작게 흐른다.계통규모에 따라 다르지만 한류저항에 의해 제한되는 유효분 지락전류와 케이블 정전용량에 의해 결정되는 충전전류의 벡터합이 되어 흐른다.③ 직접접지계통1선 지락고장시의 건전상 전압은 Z0/Z1로 대략 정해지므로 중성점 저항치의 결정은 계통절연의 면에서도 검토해야 한다. 1선지락 고장시 건전상 전압이 상규 대지전압의 1.3배를 넘지 않는 중성점 접지방식을 유효접지방식이라 한다. 이렇게 하면 피뢰기의 정격전압을 낮추어 변압기의절연을 경감할 수 있다. 유효접지 조건은 고장점에서 본 회로의 정상리액턴스 X1에 대해 영상회로의 저항 R0는 R0≤X1, 영상리액턴스 X0는 X0≤3X1의 범위가 되도록 중성점 접지의 임피던스를 선정하는 것이다. 직접접지방식에서는 대개의 경우 이 조건을 만족한다. (세부내용은 7~8월호 전력기술인 협회지 참조)즉 1선지락 고장시 건전상의 이상전압은 접지방식에 따라 정해지는 계통의 유효접지 전류와 계통의 충전전류에 의해 좌우된다. 이상전압은 계통의 충전전류와 동등 이상의 유효접지 전류를 흐르게 하면, 억제되므로 설계에 있어서 매우중요하다. 케이블의 충전전류는 선종, 사이즈 등에 따라 다르겠지만 개략의 기준은 3kV 케이블이면 1A/㎞(0.6˜1.5A), 6kV 케이블이면 1.3A/㎞(0.9˜2.0A)정도이다.계통의 충전전류를 계산할 때는 각 분기회로의 합계와 장래의 증가분을 예상하여 다음 수식을 적용한다. 전력케이블의 3심 일괄 대지충전전류 는[A/㎞]여기서, : 3심 일괄 대지정전용량 [㎌/㎞]: 선간 전압 [V]: 3: 1심 대지정전용량 [㎌/㎞] (제작사의 자료 또는 기술자료는 로 표시하고 있음): 유전율: 도체의 외경 [㎜]: 차폐층의 내경 [㎜]예를 들어 6.6kV 3심 일괄차폐 CV 케이블 22㎟ 인 경우, 1심 대지정전용량= 0.27[㎌/㎞] 이다. 따라서 3심 일괄 대지충전전류 는[A/㎞] 이므로6kV 케이블일 때 개략값 1.3A/㎞(0.9˜2.0A) 의 범위에 있음을 알 수 있다. 따라서 계통접지방식을 선정할 때는 각 분기회로의 합계와 장래의 증가분을 예상하여 계산하고, 1선지락 고장시 건전상의 이상전압은 접지방식에 따라 정해지는 계통의 유효접지 전류와 계통의 충전전류에 의해 좌우되므로 계통의 충전전류 이상의 유효접지 전류가 흐르게 구성한다. 또한 고압 수용가의 경우 유도 전동기의 사용 대수가 많을 경우는 유도전동기의 대지 정전용량도 무시할 수 없으므로 [표4]를 고려하여 계산할 수 있다.[표 4] 유도 전동기의 대지정전용량(6극 전동기 3상 일괄)전동기전압대지정전용량(㎌)500kW 1,000kW 1,500kW 2,000kW 2,500kW 3,000kW3.3kV 0.035 0.05 0.065 0.08 0.09 0.106.6kV 0.045 0.07 0.09 0.11 0.15 0.18계통규모가 큰 고압계통에서는 일반적으로 저항접지 방식을 적용하는 것이 다음과 같이 유리하며, [표5]는 충전전류 크기에 따른 중성점 접지방식을 비교한것이다.① 1선 지락시 안정도가 높다.② 지락전류를 억제함으로써 유도장해 저감③ 지락 계전기의 선택차단이 용이하다.④ 비접지 계통에 비해 이상전압 측면에서 유리하다.[표 5] 접지방식 비교(6,600V 기준)충전전류 유효분 전류 접지방식 저항값 비고380㎃ GPT 접지 25Ω GPT 1대1A 접지콘덴서 - 충전전류보상10A NGR 380Ω 중성점 접지100˜400A NGR 38˜10Ω 중성점 접지3. 비접지 계통의 지락보호방식3.1 고압 비접지 계통의 지락보호[그림6]과 같이 고압 비접지 계통에서는 지락 사고시 GPT를 이용하여 영상전압을 검출하고, ZCT로 영상전류(지락전류)를 검출하여 방향선택 지락계전기(SGR)를 설치하여 보호한다. 또한 분기회로와 후비보호 협조를 위해 시간지연요소로써 지락 과전압계전기(OVGR)를 주회로에 사용한다. 계통의 케이블 충전전류가 충분하게 흐르는 경우, 고압전동기 기동반 또는 말단 분기회로에 지락계전기(GR)를 사용하면, 고속 선택차단을 시킬 수가 있고 GPT 설치개소를 최소화하여 영상전압 감도를 향상시킬 수도 있다.[그림 6] 고압 비접지 계통의 지락보호SGR은 GPT에서 영상전압과 ZCT에서 영상전류를 공급받아서 그 위상차에 의해서 동작되는 원리의 방향성 보호계전기이므로 결선이 잘못되어 극성이 바뀌면 오동작을 하게 된다. 그러므로 반드시 [그림7]과 같이 결선 하여야만 한다.[그림 7] SGR 결선도 및 내부회로도3.2 저압 비접지 계통의 지락보호최근 전기설비의 규모가 증대함에 따라 저압계통의 용량이 계속 증가되고 이에따라 계통사고는 고압측보다 오히려 부하측이 많이 발생하고 있으며, 저압측의사고는 감전사고 또는 화재발생 등 큰 사고로 발전될 수 있다. 비접지 계통의주회로에는 지락보호를 위해 [그림8]과 [그림9]와 같이 GPT를 이용한 OVGR방식 또는 GPT와 ZCT를 이용한 OVGR+SGR(지락과전압 계전기＋방향선택 지락계전기)를 직렬로 연결하여 방향성을 갖게 하는 방법 등이 있다.[그림 8] GPT와 OVGR을 이용한 지락보호 방식[그림 9] GPT와 OVGR＋SGR을 이용한 지락보호방식3.3 영상전류 및 영상전압 검출원리1) 영상 변류기[그림10]은 비접지식에 사용하는 것으로 ZCT에 의한 영상전류 검출방식이다. 1차 도체가 관통한 원형 철심에 2차 권선을 40~60회 분포해서 권선한 것으로 1차측에 지락사고가 발생하면 지락전류가 흘러 그 2차에는 출력이 나온다.18 계통접지․지락보호 계획-전기기술 시리즈〔Ⅱ〕[그림 10] 영상 변류기2) 영상전압의 검출[그림11]은 영상전압 Vo를 검출하는 방법이며 접지형 계기용 변압기 또는 단상계기용 변압기 3대를 사용한다.[그림 11] 영상전압 검출[그림11]처럼 GPT 3차 권선에 지락 계전기를 설치하고 벡터도와 같이 건전시의 개방단에는 전압이 나타나지 않지만 1선 완전 지락시는 개방단에 190V의 영상전압을 얻는다.3.4 한류저항의 용량 및 접지형 계기용 변압기 부담1) 한류저항의 용량비접지 계통의 GPT 3차에 설치하는 한류저항(CLR)의 크기는 [표6]과 같이 사용전압에 따라 다르게 사용되고 있다.한류저항은 비접지 계통에서① 지락전류의 제한② 계전기에 유효전류 공급③ 3고조파 억제 및 계통 안정화를 위하여 그림과 같이 설치하며, 이를 1차로 환산하면 아래와 같다.[그림 12]수식 ∴ 에서(R: 한류저항 r을 1차로 환산한 값, n: GPT 권수비, r :한류저항 크기)이 식에 의하여 한류저항을 1차측으로 환산할 때 1선 완전지락 사고의 지락 전류는 [표6]과 같이 380[㎃]정도가 되도록 얻을 수 있다.20 계통접지․지락보호 계획-전기기술 시리즈〔Ⅱ〕[표 6] 한류저항과 지락전류의 크기계통전압 한류저항[Ω] 1차 환산 값[Ω] 1선 지락전류[㎃]220V 750 334 380440V 380 668 3803300V 50 5,000 3806600V 25 10,000 3802) 접지형 계기용 변압기(GPT) 부담GPT는 정상운전상태에서는 적정한 여자전류만 흐르게 되지만 [그림13]과 같이1선 지락사고가 발생하면 1차측에는 유효분 영상전류 380㎃가 흐르며, 3차측에는 (0.38/3)×30 = 3.8A가 흐른다. 따라서, 1선 지락 사고시 GPT에는3.8A×190V = 722VA 부담이 가중되므로 적정한 단시간 정격의 용량을 선정하여야 한다.[그림 13] 3300V 비접지 계통인 경우또한 1선 지락 사고시 한류저항(CLR)에 걸리는 전력은 (3.8A)2×50Ω = 722W이나, 작은 용량이 설치되어 있을 때 고장점이 지속되는 경우 소손될 우려가 있다. [표7]은 계통전압별 GPT의 부담을 계산하여 나타낸 것이므로 계산 값 이상의 적정한 용량을 선정하는 것이 바람직하다.[표 7] 계통전압별 GPT의 부담계통전압 GPT 권수비 GPT 3차 전류[A] GPT[VA]220V 2 0.25 47.5440V 4 0.5 953300V 30 3.8 7226600V 60 7.6 14444. 비접지 계통의 지락 보호협조4.1 고압 계통의 지락보호 협조① 지락 보호계전기(GR)비접지 계통에서 지락 계전기의 감도 전류치는 일반적으로 200(㎃)정도가 적당하게 사용되고 있다. 동작 시한은 “정격 감도 전류치의 130%에서 0.1˜0.3초, 400%에서 0.1˜0.2초” 정도인데 [그림14]에서 볼 수 있는 것처럼 반시한 부분은 미미함으로 거의정한시 특성으로 생각해도 좋다.[그림 14] 지락 계전기의 전류-시간 특성여기서 0.1˜0.3초라고 하는 시간은 주 변전소의 지락보호 계전기의 동작시간과의 협조를 고려하여 결정한 것이다. 즉, 비접지 계통의 지락사고시 주 회로는 시간 지연요소에의해 0.5초 이상에서 차단을 시킬 수 있다. 분기회로의 경우 일반적으로 고압 차단기의동작 시간은 5˜8Cycle 정도이기 때문에 8Cycle로 해도 0.14초와 지락 계전기의 동작시간을 0.2초로 하여 합계 0.34초이며, 또는 지락 계전기의 동작시간을 0.3초로 하더라도0.44초로 충분한 협조를 얻을 수 있다.동작특성곡선정한시부분정정 전류치에 대한(%)22 계통접지․지락보호 계획-전기기술 시리즈〔Ⅱ〕② 방향선택 지락보호 계전기지락 계전기 Type으로 방향을 선택할 수 있는 SGR 또는 DGR을 사용하는 경우 동작치정정은 표준규격(ESB-155-390)에 따르고, 합격품일 때는 별도의 동작치 정정을 요하지않으나, 최고 감도로 하기 위하여 다음 사항을 확인한다.a. 최대 감도 위상각은 진상 30°˜45°범위이어야 한다b. 영상전압은 190V, 영상 1차 전류는 150㎃ 이하에서 동작하여야 한다.c. 한시 조정장치가 고정되어 있어 한시 정정은 하지 않는다.③ 지락과전압 보호계전기최근 사용되고 있는 디지틀 Type은 문제가 없으나, 유도원판형의 SGR 또는 DGR은 한시 조정을 하지 않는 대신 계통에 따라 지락 과전압계전기(OVGR)를 사용하여 시간지연이 가능하다. 이때 OVGR의 동작치 정정은 1선 완전 지락 사고시 계전기의 전압단자에인가되는 최대 영상전압의 30% 정도에서 동작하도록 정정하고, 후비보호가 가능하도록한다.4.2 지락과전압 계전기[OVGR] 정정계산 예정지형 또는 디지틀 계전기가 사용되기 이전에는 일반적으로 비접지 계통에서는 [그림15]와 [그림16]과 같은 동작특성을 갖는 지락계전기를 많이 사용하여왔다. 그러나 유도원판형의 방향선택 지락 계전기는 주회로와 분기회로 간에 한시 협조를 위해서 영상전압으로 동작하는 지락 과전압 계전기를 Trip회로에 직렬로 연결하여 “전위보호장치 동작시간+0.4˜0.5초”로 협조시킨다.사례1) 지락과전압 계전기(OVGR) 정정 예1) GPT : kV / V / V2) RELAY- TYPE : GVG - CD9- RANGE : TAP : 35˜65A (35, 40, 45, 50, 55, 60, 65), LEVER ; 0.5˜103) CALCULATION- 한시 TAP@ 완전 지락사고시 계전기에 인가되는 최대 영상전압의 30%정도에 선정@ 최대 영상전압 × 30% ＝ 190 × 0.3 ＝ 57V TAP＝55V- 한시 LEVER@ 완전 지락 사고시 0.5초 정도에 동작하도록 선정 LEVER＝ 3@ 경보용(alarm)으로 사용4) 정정표P/L명 GPT비Relay 현재 Set 변경 Setting종류 Type Tap Lever Tap Lever- - OVGR GVG - CD9 - - 55 3주) 1. 영상전압 선정 : Main 변전실은 55V, Local 변전실은 35V정도가 바람직함2. LEVER 선정방법 : 190/한시 Tap = ( )배수 또는 ( )%에서 동작시간을 고려하여 Lever 선정3. 주회로에 사용하는 OVGR은 경보용(alarm)과 시간 지연요소로 사용24 계통접지․지락보호 계획-전기기술 시리즈〔Ⅱ〕[그림 15] GVG-[지락과전압 계전기]의 동작 특성[그림 16] GPS - CD9의 동작 특성계전기의 위상특성은 [그림16]에서 전압과 전류가 동상일 때는 0°선상을 따라가면 정격전압 190V에서 위상특성 곡선이 150㎃ 원주상에 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 150㎃ 이상이 흐르면 계전기는 동작한다. 또한 전류가 90°앞선 정격전압 190V일 때는 250㎃ 원주상에 있으므로 250㎃ 이상 흐르면 계전기는 동작한다. [그림16]에서 전류가120°이상 앞서거나 50°이상 뒤질 경우에는 아무리 큰 전류가 흘러도 계전기는 동작하지않으며 계전기의 단자 중에 전압 요소와 전류 요소 중에서 한 쪽의 배선이 바뀌어 극성이 틀리게 되어도 계전기는 동작하지 않는다. 즉, 방향선택 지락 계전기(SGR)의 동작치는 정격전압 190V, 영상 1차 전류 150mA에서 동작하여야 하며 최대 감도 위상각은 진상 30°˜45°범위이어야 한다. 이때 최소 동작 전력은 V0×I0 cos(θ-최대 감도각) ＝190×0.15․cos(37°- 37°) ＝ 28.5[W]이다. 만일 190V이하의 전압 E에 대하여는이하에 동작하여야 한다.4.3 저압계통의 지락보호 협조3.2에서 살펴본 바와 같이 저압계통에서 비접지 방식을 채용하는 것은 조업상 정전을 피26 계통접지․지락보호 계획-전기기술 시리즈〔Ⅱ〕하기 위해 공장에서 채용한다. 특히 석유화학 공장 등에서는 지락전류가 원인이 되어 폭발성 가스에 인화하여 큰 2차 재해를 유발하는 수가 있으므로 지락전류를 되도록 작게억제하기 위해 이 방식을 많이 채용하고 있다. 특히 300[V]를 넘는 △결선의 변압기는1단자의 접지가 되지 아니하므로 비접지로 하여야 한다.그러나 현행 기술기준은 주회로의 지락차단장치에 대하여는 규정하고 있으나, 분기회로와 부하 말단회로에는 적용 기준이 마련되어 있지 않으므로 분기회로 또는 말단회로 지락사고시 저압 주회로가 차단되는 경우가 빈번하게 발생하고 있어서 전기안전관리 실무자들을 곤란스럽게 하고 있다. 해당 수용가에서는 제품생산 피해를 최소화하기 위해, 지락차단장치 동작요소 등을 제거하여사용하는 경우가 많다. 대단히 위험한 경우에 해당되므로, 주회로에서는 경보장치 등의 활용과 말단회로에는 지락차단장치(중감도의 누전차단기 또는 EOCGR)등을 추가하여 선택차단이 가능하도록 고려하여야 한다. 특히 설계사무소의 기술사 또는 정부산하기관에서는 이에 대한 기술적인 검토와 기술지도가 절실히요구되고 있다.5. 맺음말전력계통사고시 사고지점을 선택차단하고, 후비보호를 담당하는 보호계전기는정전범위의 최소화와 파급사고를 방지하는데 있어서 매우 중요한 역할을 하고있다. 최근의 보호계전기 기술은 아나로그 시대를 지나서, 정지형, 디지틀, 수치연산식으로 발전하고 있으나, 보호계전기 특성을 잘못 선정하거나, 보호협조를 고려하지 않으면 쓸모없는 물건에 불과하며, 고/저압의 전력계통 지락사고로인한 파급사고는 플랜트 등의 생산성에 미치는 영향이 크다고 할 수 있다.특히, 계통접지 방식 중에서도 비접지 방식의 지락보호 시스템의 협조가 어렵고, 유지관리측면에서도 고장요인이 많이 발생하고 있으며 다음과 같은 기술적인 문제점과 사례가 빈번하게 발생하고 있다.① 지락 사고시 동시다발 차단기 트립② 접지형 계기용 변압기와 한류저항의 과열 및 소손③ 접지형 계기용 변압기 1차측 퓨즈용단④ 저압 주회로 차단기 트립으로 보호기능 제거⑤ 주회로와 분기회로의 지락보호 협조 미흡이러한 측면을 고려해볼 때 “비접지 방식의 특징과 지락보호 협조” 기술사항을충분히 이해하고, 전기안전관리업무에 활용되기를 바라며, 관련규정의 미흡한부분은 제․개정 보완될 수 있기를 기대해 본다.

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