@보충설명
디지털계전기와 다르게 아날로그 기계식계전기는 비율차동계전기의 CT결선 시 차이점이 있다.
왜냐하면, 디지털계전기는 계전기 내부에서 위상과 크기의 정보들을 알고 있기 때문에 내부에서 충분히 전류간
크기 혹은 위상차 30˚를 조정할 수 있지만, 아날로그 기계식계전기의 경우 변압기 1차와 2차가 Y-△ 혹은 △-Y의
경우 발생하는 위상차 30˚를 보정하기 위해서는 CT의 결선을 바꿔줘야만 위상차가 보정이 될 수 있다.
그래서 디지털계전기를 사용하는 경우는 CT결선방식에 대해 고려할 필요 없이 1차측도 Y, 2차측도 Y로 결선해준다.
그렇다면, 아날로그 기계식계전기를 사용하여 비율차동계전방식 구성 시, 변압기 결선방식에 따라 비율차동계전기용 CT를
어떻게 결선해 주어야 하는지, 그리고 결선 시 주의할 점은 무엇인지 알아보자.
비율차동계전기를 사용한다 하면 원리적으로는 위와 같은 전류 차동방식을 말한다.
변압기가 있고 1차측 CT와 2차측 CT가 있으면, 동작코일에 들어가는 1, 2차간 차전류 유무에 따라 계전동작이 결정되는데,
정상시 또는 외부고장시 1차측 CT에 흐르는 전류와 2차측 CT에 흐르는 전류는 동일할 것이므로 차전류는 발생하지 않아
동작코일에 차전류가 흐르지 않으므로 계전기는 오동작 하지 않는다. 그런데 전제조건은 1차측 전류와 2차측 전류가 완전히
같아야 하며, 완전히 같다고 말하는 것은 전류의 크기 뿐만 아니라 위상도 동일해야 한다는 것이다.
그런데 변압기가 Y-Y 이거나, △-△ 변압기라면 1차측과 2차측의 각변위가 없으므로 전압과 전류의 위상차가
없으므로 괜찮지만, 현실에서는 Y-△ 혹은 △-Y 변압기가 가장 많이 사용되므로,
이러한 변압기는 1, 2차 전압간에 30˚ 위상차가 존재하고, 이에 따라 전류의 위상차도 30˚ 틀어지게 된다.
그래서 1차측 전류와 2차측 전류의 크기가 동일하다 하더라도 위상차가 있기 때문에 두 전류를 빼보면 차전류가 발생해서
정상 혹은 외부사고에도 계전기가 오동작하는 원인이 된다.
그래서 각변위가 있는 변압기에 대해서는 비율차동계전기 결선시 기본적으로 위상을 맞춰주는 작업이 반드시 필요하다.
아래와 같이 △-Y 변압기라면 1차측 CT결선은 Y결선으로, 2차측 CT결선은 △로 결선해야만 전류간 위상차가 없어진다.
그런데 여기서 중요한 점은, CT를 △결선 할 때 주의해야 한다는 것이다.
△결선을 어떻게 해주느냐에 따라 위상차가 발생하기도 하고 안하기도 하므로, 차전류 발생의 유무에 영향을 미치게 된다.
결론적으로는, 변압기의 △결선 방식과 동일하게 CT도 동일한 방식으로 △결선 해야 한다는 것이다.
△결선의 방식에는 두 가지가 있다. 극성점이 찍힌 곳을 "머리"라고 하고, 찍히지 않은 곳을 "꼬리"라고 해보자.
즉, △결선을 머리에서 꼬리로 해주느냐 아니면 꼬리에서 머리로 해주느냐에 따라 결선방식이 달라기게 되고
결국 위상차 발생 유무에 영향을 미치게 되는 것이다.
결론적으로, 변압기의 △결선방식이 무엇인지 정확히 알아야 하며, 그에 맞게 CT △결선도 정확하게 해줘야만 한다는 것이다.
그러면, Dyn11 변압기에 적용하는 기계식 비율차동계전기의 결선도를 그려보기에 앞서
각변위가 무엇인지 정확히 파악하고, Dyn11 변압기는 어떤 결선방식으로 이뤄진 변압기인지 알 수 있는 능력을 키워야 한다.
Dyn11 변압기가 무엇인지 알기 위해서는 우선 각변위를 판별해야 하고 아래와 같이 그려준다. (극성점 매우 중요)
아래 그림 4와 같이 등가회로를 그려주어야만 델타결선시 어떤식으로 결선을 하든 꼬이지 않고 제대로 그려나갈 수 있다.
그런 다음에, Dyn11 변압기가 무엇인지 해석해보자.
- 1차측 : D결선 (대문자)
- 2차측 : Y결선 (소문자)
- 중성점접지 : n
- 시계각 : 11
(2차측이 1차측보다 30˚ 앞선 결선이다. 1차측은 무조건 12시 기준이고, 2차측이 11시 방향이라는 것이다)
위상은 반시계방향으로 증가하니까, 12시에 해당하는 1차 △결선보다 2차결선인 Y결선이 30˚ 앞선다는 의미이다.
그러면, 이러한 Dyn11 변압기 내부는 실제로 어떻게 결선이 되어있는지 각변위 판별법을 통해서 그려보자.
2차는 Y결선이니까 극성점이 찍히지 않는 꼬리방향을 묶어주고,
1차 △결선은 아래 두 가지 방식 중 어떤 결선인지 둘 중 하나를 그림 5. 와 같이그려보자.
- 극성점이 찍힌 "머리"에서 "꼬리"방향으로 연결
- 극성점이 찍히지 않은 "꼬리"에서 "머리"방향으로 연결
그럼, Dyn11 이 있을수도 있고 Dyn1 이 있을 수도 있는데,
두 가지 △결선 방식 중 어떤 결선방식이 2차 Y결선보다 30˚ 앞서는 1차 △결선인지 아래와 같이 알아보자.
각변위를 판별하기에 앞서 아래 그림 6. 을 기준으로, 그림 7과 그림 8과 같이 그려나가보자.
아래 그림 7. 과 같이 △결선이 꼬리에서 머리방향으로 결선되는 방식으로 그려보고, 비교를 해 보겠다.
1차측과 2차측에서 한 상에 대해서만 비교해 보면 되기 때문에,
1차측은 H2에서 H1방향이니 H12가 되고, 2차측은 Y결선이니 그냥 X1이 되며, 서로는 동상이다.
마지막으로, 아래 그림 8. 과 같이 △모양을 크게 그리고 가운데 중성점 'O'를 표시하고,
H12 벡터를 그려주고 난 후 이와 동상인 X1 벡터를 그려준다.
그리고 OH1 벡터와 OX1 벡터를 그려서 서로를 비교해주면, 2차측이 11시 앞선 방향인지, 1시 뒤진 방향인지 알 수 있다.
아래 그림 8. 에서 보듯이 2차결선은 11시 방향, 1차결선은 12시 방향으로, 2차결선이 1차결선대비 30˚ 앞선다.
즉, Dyn11 변압기에 부합하는 △결선방식이다.
만약에, CT의 △결선방식이 "머리"에서 "꼬리"로 결선되는 방식이었다면 아래와 같았을 것이고
아래 그림 10. 과 같이 △모양을 크게 그리고 가운데 중성점 'O'를 표시하고,
H12 벡터를 그리려주 난 후 이와 동상인 X1 벡터를 그려준다.
그리고 OH1 벡터와 OX1 벡터를 그려서 서로를 비교해주면, 2차측이 11시 앞선 방향인지, 1시 뒤진 방향인지 알 수 있다.
아래 그림 10. 에서 보듯이 2차결선은 1시 방향, 1차결선은 12시 방향으로, 2차결선이 1차결선대비 30˚ 뒤진다.
즉, Dyn11 변압기에 부합하는 않은 △결선 방식이란 것을 알 수 있다.
결론적으로, Dyn11 변압기에서 △결선방식은 그림 7.과 같이 "꼬리"에서 "머리"로 결선되어야 하는 것이니까
비율차동계전기용 CT에서 2차측 CT는 이와 같은 방식으로 △결선을 해주면 되는 것이다.
1. Dyn11 의 변압기 결선
2. 변류기의 극성
1차측 전류에 대한 2차측 전류의 방향을 나타내는 것으로서, 우리나라는 감극성을 표준으로 사용한다.
감극성 기준으로, 1차측은 전류가 유입되는 단자 'K'에 극성기호를 표시하고,
2차측은 전류가 유출되는 단자 'K'에 극성기호를 표시한다.
3. Dyn11 변압기 보호회로
변압기가 Dyn11 이고, 시계각 11을 만족하는 1차측의 △결선방식은 그림 7.와 그림 8.에서 알 수 있었듯이
"꼬리"에서 "머리"방향으로 결선되는 △결선이 내부결선방식이였으며,
변압기에서 생기는 전압간 위상차로 인해 전류간 위상차를 보정하기 위해서는 CT 결선을 다르게 해 주어야 한다.
1차측 CT는 변압기 2차결선과 동일한 Y결선을 해주며,
2차측 CT는 변압기 1차결선과 동일한 △결선을 해주어야 하고, 결선방식은 "꼬리"에서 "머리"방향으로 결선을 한다.
@보충설명
변압기 같은 경우는 위상차가 180도 차이가 나기 때문에, 아래와 같이 IA와 Ia의 전류의 방향을 항상 반대로 잡아준다.
이렇게 해야만 해석상 동상으로 여기고 해석을 할 수 있기 때문에 이렇게 전류방향을 설정해주고 위상을 비교해보는 것이다.
즉, 아래와 같이 IAL과 Ia는 변압기에 의해 위상차가 발생할 수 밖에 없으므로, 억제코일쪽으로 흐르는 전류의 위상이
다르기 때문에 결국 차전류가 발생해서 동작코일로 흐르게 돼서 오동작이 발생하는 것이다.
이를 방지하기 위해서 CT의 결선을 변압기결선과 반대로 동일하게 해 주는 것이다.
아래와 같이 RC에 흐르는 두 전류는, 변압비에 따라 스케일만 다를 뿐 위상은 서로 같다라는 것을 알 수 있다.
따라서, 정상부하 혹은 외부사고시 양쪽 RC코일에 흐르는 전류의 위상은 같기 때문에,
위상에 의한 차전류가 발생하지 않아 오동작 하지 않고, 내부사고에만 보호가 잘 되는 결선방식이 된다.
참고로, 만약 2차측 CT 결선방식이 "머리"에서 "꼬리"로 잘못 결선이 되었다면
위와 같이 위상이 서로 같은 IA-IC, Ia-Ic 전류가 흐르는게 아니라,
IA-IC, Ia-Ib와 같이 서로 위상이 다른 전류가 흘러 차전류의 발생으로 인한 오동작의 원인이 된다.
'전기 > 보호계전기' 카테고리의 다른 글
| 14. 변압기 비율차동계전기(87T) 동작비율 정정 계산 (5) | 2022.07.01 |
|---|---|
| 13. Ynd1 변압기보호를 위한 비율차동계전기 CT 결선 방법 (1) | 2022.06.29 |
| 11. 변압기보호반(RCP) 비율차동계전기 원리와 동작특성 (4) | 2022.06.28 |
| 10. 모선보호반(RCP) 모선보호방식(전류비율차동계전 & 전압차동계전) (2) | 2022.06.24 |
| 9. 변전소 모선 구성방식과 1.5차단방식(단모선, 이중모선, 절환모선, 환상모선) (3) | 2022.06.17 |