14. 변압기 비율차동계전기(87T) 동작비율 정정 계산

변압기 비율차동계전기(87T) 정정 문제에 대해 풀어보자.

 

@보충설명

이 문제를 구하는데 있어, 비율차동계전기는 변압기용 이라는 점에 주의하자.

변압기는 1차와 2차의 전압이 다르므로, 당연히 변류비도 1차와 2차가 다르다.

여기서 바로 변류비의 부정합(mismatch)이 있으므로 변류비 부정합에 대한 오차도 문제에 제시된 오차에 더해져야 한다.

즉, 총 25%의 오차에 변류비부정합에 대한 오차(?%)도 더해서 동작비율치를 구해야 한다.

변류비 부정합 오차가 얼마가 되느냐를 이번 게시글에서 구해보는 것이다.

 

[문제]

다음과 같은 특성을 가지고 있는 주 변압기에 비율차동계전기를 적용할 경우 동작비율치(%)를 구하라.

(단, 계전기는 디지털계전기가 아닌 기계식이며, 오차는 변압기 탭 절환(10%), CT오차(5%, 5%), 여유(5%)만을 고려함)

문제用 주변압기 특성

 

풀이순서 1. 계전기 유입전류

 

풀이순서 2. 보정탭 선정

  1) 1차측 탭은 계전기 유입전류와 가장 가까운 탭으로 선정 : 5.0 탭 선정

        * 1, 2차 계전기 유입전류 중 큰 값에 먼저 적용 (I1_ry > I2_ry)

   2) 2차측 탭 선정 : 3.2 탭 선정

        6.49에 가장 가까운 탭 5.0을 선정하고, 1.55의 전류비와 가장 가까운 전류탭 1.56이 나오기 위해서는 

        2차측탭을 3.2로 선정해야 1.56이 나온다.

@보충설명 (비율차동계전기를 적용할 시 아래의 사항을 유념해야 한다.)

비율차동계전기 적용시 주의사항

변압기는 권수비에 의해서 1, 2차측 정격전류가 다르기 때문에, 동일한 사양의 CT를 사용할 수 없고, 1345/5A와 같은 비표준품이  아닌 표준품 CT (ex. 1200/5A)를 적용할 때, 좌 그림처럼 두 CT의 2차전류를 정확하게 5A로 일치시키는 것은 곤란하다. 디지털계전기인 경우라면 이론적으로 정확하게 이러한 부정합을  해결할 수 있지만, 아날로그식 기계식계전기인 경우에는 보정탭이나 보조변류기(CCT)를 적용하여 이를 보완하여야만 한다.

위의 경우는 1차측에 200A가 흐르고 그대로 2차측에도 흐르면 1,345A가 흐를 경우의 예시다.

 

아래 그림.1의 경우는 1차측 정격전류 150A가 흐르고 그대로 2차측도 변압비 정격용량에 의해 2,521A가 흐를 경우의

예시다. 이 때, 1차측은 델타결선 이므로 선전류는 상전류의 루트3배를 곱해줌으로써 1차측 릴레이 전류는 6.5A이고

2차측은 4.2A 가 나타나므로 서로 차전류에 의해 오동작할 가능성이 생긴다. 이를 방지하기 위해서 보상CT를 쓰거나

계전기에 있는 보정탭을 사용해서 어느정도 수정한 다음에 원래의 오차분만 반영해서 정정한다.

이번 게시글에서는 보정탭을 사용하기 위해 보정탭선정하는 방법과 적용에 대해 기술하고 있는 것이다.

그림 1. 변류비 부정합으로 인한 오차 보상을 위한 보상CT 및 보상탭 적용의 필요성

 

풀이순서 3. CT 부정합률

    부정합률을 구함에 있어 분모를 일부러 더 작은값으로 선정해서 부정합률을 더 보수적으로 잡는다.

 

풀이순서 4. 동작비율 설정

    · 변압기 탭전환 오차 : 10%

    · 변류기 오차 : 10% (5%, 5%)

    · 여유 : 5%

    · CT 부정합률 : 0.645%

비율차동계전기 보정탭 정정을 통한 동작비율 설정

 

[풀이 결과]

합계 최대오차는 25.645% 이므로, 변압기 비율차동계전기의 동작비율을 30%로 설정한다.

 

@보충설명

발전기 비율차동기계전기를 정정할 경우, 변압기처럼 이렇게 큰 정정치가 나오지는 않는다.

발전기같은경우는 보통 5~10%정도 수준으로 정정이 된다. 

그래서 변압기 비율차동계전기보다 훨씬 더 민감하게 동작을 하게 된다.

그런데 변압기 같은 경우는 5~10%정도로 정정했다가는 오동작할 가능성이 매우 높게 된다. 오차발생 요소가 많기 때문이다.

1:1 변압기가 아니기 때문이다. 1차측과 2차측의 전압이 다르기 때문에 전류도 다르고, 그렇기 때문에 다른 종류의 CT를 쓰다보니까

오차가 생기는 것이다. 그렇다고 1차측의 2차전류와 2차측의 2차전류를 딱 동일하게 맞추기 위해서

1,234/5A와 같은 변류비를 2차측 CT로 사용할 수도 없기 때문이다. 왜냐하면 이러한 변류비를 가진 CT는 비표준품이기 때문이다.

전력계통은 전력설비 제조사 및 규격에 의해 정해진 표준품을 사서 쓸수밖에 없기 때문인 이유이다.