전력공학›계통보호 및 안정도

계통보호방식

Power System Protection

보호계전 시스템의 3요소
🛡️ 검출부 → 판정부 → 동작부
①검출부: PT(고→저전압 변압), CT(대→소전류 변성), ZCT(영상전류=지락전류 검출)
②판정부(계전기): 고장 여부 판정 — OCR, DR, RDFR, SGR 등
③동작부: 트립코일(TC) 여자 → 차단기(CB) 트립 → 고장구간 격리
④목표: 최소 구간만 정전, 건전 구간 계속 공급
보호계전기 종류와 특성

과전류·거리·비율차동·방향 4종 보호계전기 동작 원리 시각화

⚙️ 각 계전기 적용 대상
①OCR(과전류): 배전선로·변압기 — 전류 크기만 감지, 가장 단순
②DR(거리): 송전선로 주보호 — 임피던스로 고장 거리 판정
③RDFR(비율차동): 변압기·발전기·모선 — 유입전류와 유출전류 차이 비율로 판정
④SGR(선택지락): 비접지 계통 + ZCT — 영상전류로 지락 선로 선택
⏱️ 동작시간 4분류
①순한시: 전류 크기에 관계없이 일정 시간 후 동작
②반한시: 전류↑ → 동작시간↓ (전류에 반비례)
③정한시: 정해진 시간 후 일정하게 동작 (시한 고정)
④반한시정한시: 소전류에서 반한시, 대전류에서 정한시로 전환 — 가장 많이 사용
보호구간과 거리계전기 영역

발전기·변압기·모선 보호구간 중첩 배치 계통도

거리 계전기 보호 범위
Zone 1: 선로 80% (순시), Zone 2: 120% (0.3~0.5s), Zone 3: 220% (0.5~1s)
Zone이 넓을수록 시간지연 → 후비보호 역할
CT비 선정
CT비 = I1차(max)I2차(5A)
포화 방지: CT 정격전류 > 최대 통전전류 × 1.2
피뢰기 5종 전압과 고속재폐로
⚡ 피뢰기 5종 전압
①공칭전압: 상용주파 허용 단자전압 (계통전압 기준)
②정격전압: 속류 차단 가능한 교류 최대전압
③제한전압: 이상전압 통과 시 피뢰기 단자 전압 — 낮을수록 양호
④방전개시전압: 피뢰기가 동작 시작하는 전압 — 높되 기기 절연 이하
⑤상시전압: 정상 운전 시 피뢰기에 인가되는 전압
고속재폐로 (AR)
차단 후 0.2~0.5초 내 자동 재투입
순간 지락(80% 이상) 재폐로 복구, 가공선 ○ / 지중케이블 ✕
🔄 재폐로가 효과적인 이유
①가공선로 지락의 대부분은 순간 아크 → 아크 소호 후 절연 회복
②재폐로 성공률: 가공선 80~90%, 지중케이블은 재폐로 부적용
③3상 재폐로: 선로 양단 동시 차단 후 재투입
시험 총정리
송전선로 주보호
거리 계전기 (DR)
Zone 1=80% 순시
변압기·발전기
비율차동 (RDFR)
유입-유출 전류차 비율
비접지 지락 검출
SGR + ZCT
영상전류로 지락선 선택
동작시간
반한시정한시 가장 다용
4분류 구분 필수
🎯 시험 포인트
①보호계전 3요소: 검출부(PT/CT/ZCT) → 판정부(계전기) → 동작부(TC+CB)
②동작시간 4분류: 순한시/반한시/정한시/반한시정한시 — 반한시정한시가 가장 다용
③SGR: 비접지 계통의 지락 선로 선택 (ZCT로 영상전류 검출)
④피뢰기 5종 전압: 공칭/정격/제한(낮게)/방전개시(높게)/상시 — 제한전압이 낮을수록 양호
⑤고속재폐로: 가공선에 적용(성공률 80~90%), 지중케이블 미적용
📝 대표 기출문제
①[기출유형] 보호계전 시스템의 3요소를 쓰시오. (답: 검출부(PT/CT/ZCT), 판정부(계전기), 동작부(TC+CB))
②[기출유형] 비접지 계통에서 지락 선로를 선택하는 계전기와 검출장치는? (답: SGR + ZCT)
③[기출유형] 보호계전기의 동작시간 4분류를 쓰시오. (답: 순한시, 반한시, 정한시, 반한시정한시)