1. 개요
1) 모선의 역할과 정의
모선은 주변압기, 송전선, 배전선, 조상설비와 부속설비가 접속되는 공통의 도체이다.
변전소에서 모선의 역할은 전력조류의 집중과 배분을 담당한다.
2) 변전소 모선의 구성방식 선정
변전소의 모선구성 방식은 모선의 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 전력공급의 신뢰성, 유지보수, 경제성,
계통운용의 융통성을 종합하여 선정하여야 한다.
3) 우리나라 변전소 모선전압 별 모선구성방식
- 765kV 변전소 : 모선전압 765kV(2B-1.5CB)
- 345kV 변전소 : 모선전압 345kV(2B-1.5CB), 모선전압 154kV(2B-1CB)
- 154kV 변전소 : 모선전압 154kV(2B-1CB, *2B-1.5CB), 모선전압 22.9kV(2B-1CB)
* 2017년 이후 적용
2. 변전소 모선 구성의 방식
1) 단모선 방식
모선이 하나만 있는 방식으로 구성이 매우 간단하고 경제적이지만
신뢰성과 운영상 융통성이 낮아 소규모에서만 제한적으로 사용을 하며, 대부분 2중 모선을 적용한다.
과거 단모선으로 구성되어 있던 기존 민간기업용 변전소도 2중모선으로 개조공사를 많이 진행하기도 했다.
2) 2중모선 1차단 방식(2B-1CB)
· 차단기를 가장 적게 소요하므로 경제적인 방식이다.
· 1개의 모선에서 고장이 발생하더라도 선로를 정전시킬 필요가 없다. (장점)
· 예를들어 선로차단기'A' 점검시 해당선로는 정전시켜야 한다. (단점)
· 선로차단기 차단 실패시 한쪽 모선 전체 정전된다.
(아래 그림2.와 같이, 'A'선로에서 고장이 발생한 경우 'A'차단기의 차단실패시, 사고는 어떻게든 제거되어야 하므로,
해당 한쪽 모선에 걸려있는 'B'차단기와 BUS TIE인 'C'차단기가 차단되어야 한다.)
· BUS TIE의 차단 실패시 변전소 전체가 정전된다.
(위 그림2.와 같이 'A'에서 고장이 발생하면 'A'차단기가 차단돼서 사고가 끊어지면 다행인데,
만약 'A'차단기의 차단 실패 시 위 처럼 'B'와 'C'차단기가 동작하면 그나마 다행인데,
만약 BUS TIE인 'C'차단기도 차단이 실패하게 될 경우 반대편 모선에 걸린 차단기도 모두 OPEN되어야 하므로
결국 변전소 전체가 정전이 되는 상황이 초래한다. (굉장히 심각한 단점)
· 아래 그림3.은 BUS1의 차동보호Zone과 BUS2의 차동보호Zone을 표시해 놓은 것이다.
(보통 BUS TIE의 CB와 DS는 전부 CLOSE(투입) 상태로 운전한다.)
3) 2중모선 1.5차단 방식(2B-1.5CB)
· 2개의 선로당 총 3대의 차단기가 설치되므로, 1차단 방식보다는 신뢰성이 높고, 2차단 방식보다는 건설비가 저렴하다.
· 1개의 모선 고장시에도 선로의 정전이 없음 (2중모선의 공통적인 장점)
· 한쪽선로의 고장시 해당선로차단기와 중앙차단기 두대가 차단된다.
반대편선로의 고장시에도 반대편선로차단기와 중앙차단기 두대가 차단된다. 그래서 중앙차단기가 0.5차단 역할을 한다고 본다.
· 선로차단기 점검시 해당선로의 정전 없이도 가능하다.
· 선로차단기 차단실패시 해당선로와 해당모선 전체가 정전된다.
(위 그림4.와 같이 선로에 고장 발생 시 'A'선로차단기와 'B'중앙차단기가 동시에 OPEN 되어야 하는데,
만약 'B'중앙차단기만 차단이 되고 'A'선로차단기가 차단실패할 경우, 사고는 반드시 제거되어야 하므로 BUS1에 걸린
'C'선로차단기와 'D'선로차단기까지 모두 차단되어야 한다.)
· 중앙차단기 차단실패시 2개 선로 모두 정전된다.
(위 그림4.와 같이 선로에 고장 발생 시 'A'선로차단기와 'B'중앙차단기가 동시에 OPEN 되어야 하는데,
만약 'A'선로차단기만 차단이 되고 'B'중앙차단기가 차단실패할 경우, 사고는 반드시 제거되어야 하므로
'E'선로차단기가 차단되어야 한다.
※ 그렇다 하더라도 2중모선 1차단방식에서처럼 BUS TIE CB가 차단실패할 경우 변전소 전체가 정전되지만
위와 같은 2중모선 1.5차단방식에서는 중앙차단기 CB가 차단실패하더라도 변전소 전체가 정전되지 않고
2개 선로만 정전이 되는 장점이 있다.
· 두 모선 정전시에도 중앙차단기를 통해 계통연결이 가능하다.
· 154kV(2017년 이후), 345kV, 765kV 모선 구성방식으로 채용하고 있다.
▩ 2중모선 1.5차단방식 참고자료(1)
송전선로에서 사고가 발생할 경우 고장이 없어지기 위해 트립되어야 하는 차단기가 무엇인지,
만약 차단기가 트립에 실패할 경우 BF(Breaker Failure)요소에 의해 트립되어야 하는 차단기는 무엇인지,
결국 어느 부분까지 정전되는지 알 수 있다.
▩ 2중모선 1.5차단방식 참고자료(2)
1번 선로에서 고장이 발생하면 선로보호용 CT인 2번과 3번 CT를 이용하여 차동보호하고,
4번과 같이 모선에서 고장이 발생하면 모선보호용 CT인 5번과 6번 CT를 이용하여 차동보호 한다.
그리고, 154kV 계통에서는 모선에만 PT가 설치되는데 반해,
345kV 계통에서는 아래와 같이 모선과 선로에 PT가 설치된다.
▩ 모선보호 차단실패 보호 참고자료
· 154kV 경우, 차단기 트립신호는 나가는데(1) 차단실패로 차단기가 트립되지 않으면(0)
아래 조건에 의해 (1)이 나가서 7.5사이클 정도 기다렸다가 86락아웃 계전기에 의해 인근 차단기들이 차단된다.
· 345kV 경우, 고장이 발생하면 큰 전류가 흐르고 있어서 과전류계전기가 동작해서 50BF 신호(1)가 나가고 있는데,
차단기 차단실패로 인해 BFI신호(1)를 받으면 아래 조건으로 (1)이 나가서 12사이클 정도 기다렸다가
86락아웃 계전기에 의해 인근 차단기들이 차단된다.
- 154kV 모선보호 차단실패 보호방식보다 신뢰성이 있는 방식이다.
*아래 방식 부터는 그냥 참고만 해라. 실제로 적용되고 있는 방식은 아니다.
4) 2중모선 1.5차단 방식(2B-1.5CB)
· 1개의 선로에 2대의 차단기가 설치되는 방식으로, 이중 모선방식 중에서 차단기를 가장 많이 소요하여
경제적으로 불리한 방식이다.
· 1개의 모선에서 고장이 발생해도 선로의 정전이 없다.
· 선로차단기 점김시 해당선로의 정전 없이 점검이 가능하다.
· 차단기 차단실패시 해당선로만 정전되고 한쪽모선 전체가 정전된다.
· 차단기 및 단로기 설치대수가 1차단 방식에 비해 2배정도, 모선운용과 모선보호용 제어회로 측면에서 복잡해진다.
· 특별히 매우 높은 신뢰성이 요구되는 대용량 변전소에 적용한다.
5) 절환모선(Transfer Bus) 방식
2중모선 1.5차단방식을 사용하기에는 변전소 부지가 부족한 경우,
2중모선 1차단방식의 기설 변전소에 주로 개조해서 적용하는 방식이다.
· 2중모선 1차단 방식에서 절환모선을 추가한 방식
· 선로차단기 점검시에 해당선로의 정전없이 점검이 가능하다.
* 단모선 방식에서 동일한 이유로 절환모선을 추가하여 사용하기도 한다.
6) 환상모선(Ring Bus) 방식
· 2중모선 방식에 비해서는 변전소를 차지하는 소요면적이 작다.
· 모선의 부분정지 혹은 차단기 점검시에 편리하다
· 제어회로 및 보호회로가 매우 복잡해서 오동작 할 가능성애 매우 높아 적용하는 경우가 별로 없다.
· 1개 선로에서 고장발생시 양쪽 2개의 차단기가 오픈되어야 하는데, 만약 한개의 차단기라도 차단실패시
추가로 한개의 후방 차단기를 차단해야 하므로, 즉 2개의 선로가 정전되게 된다.
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