131 다음 개폐기의 종류를 나열한 것이다. 기기의 특징에 알맞은 명칭을 쓰시오.
1. - 전로의 접속을 바꾸거나 끊는 목적으로 사용
- 전류의 차단능력은 없음
- 무전류 상태에서 전로 개폐
- 변압기, 차단기 등의 보수점검을 위한 회로 분리용 및 전력계통 변환을 위한 회로 분리용으로 사용
2. -평상시 부하전류의 개폐는 가능하나 이상 시 (과부하, 단락)보호기능은 없음
- 개폐 빈도가 적은 부하의 개폐용 스위치로 사용
- 전력퓨즈와 사용시 결상방지 목적으로 사용
3. -평상시 부하전류 혹은 과부하 전류까지 안전하게 개폐
- 부하의 개폐, 제어가 주목적이고 개폐 빈도가 많음
- 부하의 조작, 제어용 스위치로 이용
- 전력퓨즈와의 조합에 의해 콤비네이션스위치로 사용
4. - 평상시 전류 및 사고 시 대전류를 지장 없이 개폐
- 회로보호가 주목적이며 기구, 제어회로가
트리핑 우선으로 되어 있음
- 주회로 보호용 사용
5. -일정치 이상의 과부하전류에서 단락전류까지 대전류 차단
- 전로의 개폐 능력은 없다.
- 고압개폐기와 조합하여 사용
1차측과 2차측의 전력은 같아야 하므로 2차측 전압은 30V 가 되고
따라서 권수비는 900 : 30 = 30 : 1 이 됩니다.
2차측 전압이 105V 이기 때문에 1차측의 전압은 105 x 30 = 3150V 가 됩니다.
여기서 2차측 105v 단자란, 2차측의 권수비를 뜻하며 위의 1차측 탭전압이 3150V가 나왔기 때문에 3150(1차권수비) : 105(2차권수비)의 관계가 성립하게 됩니다. 따라서 1차에 900v를 인가하면 2차에 30v가 걸리게 되고 결국 1차에 흐르는 전류가 1A일 때, 2차에 흐르는 전류는 30A가 성립됩니다.
1차측 탭 전압 : 3150V
2차 전류 : 30A
제1장 전력용변압기
(1) % 임피던스전압강하(% Impedance voㅣtage drop)
임피던스전압 Ve와 1차 정격전압 V1n의 비를 %로 표시한 것.
% 임피던스전압강하 Zpc = × 100 = × 100으로 표시한다.
이를 저항 성분과 리액턴스 성분으로 나누어 표현하면 다음과 같다.
% 저항 전압강하 rpc =
=
% 리액턴스 전압강하 xpc =
그리고, 1차 단락전류와 1차 정격전류와의 비는 = 로 표시할 수 있다.
일반적으로 전력용 변압기에서는 X ≫ R이므로 근사적으로 Z ≓ X 이라 할 수 있다.
즉 % Zpc = % Xpc 로 간주하여도 무방하다.
변압기의 % 임피던스 전압강하가 너무 크면 送電 安定度에 불리하고, 작으면 변압기의 중량이 커지며 손실이 적게 되나, 고장이 발생하였을 때 고장전류가 증대하여 변압기뿐만 아니라, 다른 기기에도 전기적, 기계적, 열적 영향을 주게 된다. 또한 변압기의 短絡强度 측면에서는큰것이좋다.
계통 공칭전압(kV) | 백분율 임피던스 전압강하(%) | 비 고 | ||
1차 | 2차 | 표 준 | 저 감 | |
22.9 | 3.45/6.9 | 6.0 | - | |
66 | 3.45/6.9 | 8.0 | - | |
66 | 22.9 | 8.5 | - | |
154 | 22.9 | 11.0 | 10.3 | 정격용량 30/40(MVA) 적용 |
154 | 22.9 | 14.5 | 13.5 | 정격용량 45/60(MVA) 적용 |
154 | 66 | 11.5 | 10.5 | |
345 | 154 | 10 | ||
765 | 345 | 18 |
* 3권선 변압기의 1차와 3차간, 2차와 3차간의 백분율 임피던스 전압강하는 제작자의
표준설계에 준하며, 필요시 요구에 따른다.
* OLTC부 변압기의 백분율 임피던스 전압강하는 [표 1-1]의 값에 0.5%를 가산한다.
* 백분율 임피던스 전압강하 값의 허용오차는 2권선 변압기의 경우 [표 1-1]의값의
±7.5%, 3권선 변압기의 경우 표 1-1의 값의 ±10%로 한다.
* 345kV 변압기의 경우는 단상 단권 변압기로서 제2단계 송유풍냉식(송유수냉식 포함, 166.7MVA)를 기준으로 한다. 또한 허용오차는 [표 1-1]의 값의 ± 10%로 하며,
3차측의 단락용량은 1,000MVA를 넘지 말아야 한다.
*765kV 변압기의 경우는 단상 단권 변압기로서 제3단계 송유풍냉식 (666.7MVA)를 기준으로 한다. 또한 허용오차는 [표 1-1]의 값의 ±10%로 하며, 3차측의 단락용량
은 1,000MVA를 넘지 말아야 한다.
(2) 電壓變動率(Voltage regulation)
전압변동율은 변압기의 중요한 특성의 하나로서, 변압기에 부하를 걸면 단자전압이 변화 하는데, 그 변화량은 변압기의 저항 및 누설리액턴스에 관계되고, 또 부하의 역률에도
관계된다.
또한 이 변동율은 단락시험에서 구한 백분율 임피던스 전압강하에 의해 결정되며, 일반적 으로 1차 전압, 1차 전류가 일정하더라도 부하의 역률에 의하여 2차의 전압이 변동하므로 일정역률에서의 전압변동율을 알아 볼 필요가 있다.
(3)% 전압변동율(百分率 電壓變動率, Percent voltage regulation) ε
변압기 2차 단자에 정격역률이고, 정격전류를 흘리는 부하를 연결하고, 정격주파수에서 2차 전압이 정격치 V2n가 되도록 1차 단자전압 V1을 공급하고, 1차 단자전압을 변화하지 않은 상태에서 점점 2차의 부하를 감소시켜 무부하일 때의 2차 단자전압을 V20라고 하여, 2차 단자전압 V20의 전압변동을 2차 정격전압 V2n에 대한 비로 나타낸 것.
(1.9)
(4)극성과 각변위
가. 극성
변압기의 극성은 단자에 나타나는 유기전압의 방향을 나타내는 용어이다. [그림 1-3]과 같이 감은 권선에서 U, V는 고압측이고, u, v는 저압측이다. 3차권선이 있는 경우에는 a, b로 표기하며 소용량 배전용 변압기에서는 문자 대신 (+), (-)로 표기하기도 한다.
고압측에서 볼 때 U를 우측에 놓는 것이 표준이며, 우리회사에서는 감극성을 표준으로 하고 있다.
◆ 감극성
* 고압측 전류 방향 : U측 → V측
* 고압측 유기전압 방향 : V측 → U측
* 저압측 전류 방향 : v측 → u측
* 저압측 유기전압 방향 : v측 → u측
* V와 v를 연결시 U와 u사이의 전압 EUu = EUV -Evu
◆ 가극성
* 고압측 전류 방향 : U측→ V측
* 고압측 유기전압 방향 : V측 → U측
* 저압측 전류 방향 : u측 → v측
* 저압측 유기전압 방향 : v측 → u측
* V와 u를 연결시 U와 v사이의 전압 EUv = EUV +Euv
(5) 삼상변압기의 각변위와 단자
(6) 각변위
고압권선의 유기전압과 저압권선의 유기전압간에는 결선에 의하여 각변위가 발생한다.
◆ 각변위
[그림 1-5]와 같이 각 전압벡터선도에서 각각의 중성점과 동일기호의 선단을 각각 연결 한 두 직선 사이의 각도를 뜻한다. 즉. U와 u (또는 a)사이의 전압벡터의 각도차를
말한다.
△결선에서 중성점은 각상 유기전압으로 만들어진 삼각형의 중심이다. 유기전압 벡터도
를 그릴 때, 전압벡터의 회전방향은 반시계방향으로 하며 벡터의 크기는 실효치로 한다.
◆ 각변위의 영문 표기
* Y결선에서 고압측은 영문 대문자 Y로 표기하고, △결선에서 고압측은 영문 대문자
D로 표기한다.
* 저압측과 3차측의 y결선은 영문 소문자 y로 표기하고, △결선 저압측과 3차측은
영문 소문자 d로 표기한다.
* 중성점을 사용하면 고압측은 영문 대문자 N, 저압측과 3차측은 영문 소문자 n으로
표기하고, 중성점을 사용치 아니하면 표기하지 않는다.
* 권선간의 각변위차는 항상 고압측이 기준이 되어 고압측에 대한 저압측과 3차측의
지상각 30°를 1로 환산하여 2차중성점 영문표기 뒤에 표기한다.
우리 표준규격에서는 삼상변압기의 고압단자와 저압단자간의 각변위가 Y-Y결선과 △-△결선에서는 0°, Y-△결선과 △-Y결선에서는 저압측이 고압측보다 30°지상이어야 한다.
(8) 단자 배치
◆ 2권선 변압기
* 1차 권선 단자 : 1차측에서 보아 오른쪽으로부터 H1, H2, H3, H0
* 2차 권선 단자 : 2차측에서 보아 왼쪽으로부터 X1, X2, X3, X0
◆ 3권선 변압기
* 1차 권선 단자 : 1차측에서 보아 오른쪽으로부터 H1, H2, H3, H0
* 2차 권선 단자 : 2차측에서 보아 왼쪽으로부터 X1, X2, X3, X0
* 3차 권선 단자 : 3차측에서 보아 왼쪽으로부터 Y1, Y2, Y3, Y0
◆ 단권변압기
* 고압 단자 : H
* 중압 단자 : X
* 고압중성점 단자 : H0
* 저압 단자 : 저압측에서 보아 오른쪽으로부터 Y1, Y2
(8) 절연재료의 내열구분
절연물의 열화 원인으로서는 여러 가지가 있으나, 이 중에서 열에 의한 熱劣化가 가장 큰 원인이다. 전기기기에서는 熱劣化가 주요한 문제로서 절연물의 분류도 이 내열성의 한도로 결정된다.
종 별 | 최고허용사용온도(℃) | 주 요 재 료 의 예 |
Y | 90 | 면, 견, 종이 등의 천연 동식물 섬유, 재생 셀룰로이즈, 아니린수지, 요소수지 |
A | 105 | 바니시를 함침하거나, 유중에 담근 천연 동식물 섬유, 에나멜선용 폴리아미드 및 비닐 포르말수지 |
E | 120 | 에나멜선용 포리우레탄 및 에폭시 수지, 셀룰로이즈, 트리아세테이트, 폴리에틸렌 테레후레트 |
B | 130 | 유리섬유, 아스페스트, 마이카를 세락스, 아스팔트, 합성수지와 조합한 것 |
F | 155 | 유리섬유, 아스페스트, 마이카를 특히 내열성이 좋은 합성수지와 조합한 것 |
H | 180 | 유리섬유, 아스페스트, 마이카를 실리콘수지와 조합한 것 |
C | 180 이상 | 마이카, 瓷器, 유리섬유를 시멘트와 같은 무기재료와 조합한 것 |
(10) 붓싱의 정격
○ 154kV-y 결선의 중성점 붓싱은 정격전압 72.5kV(정격전류 400A)붓싱 사용.
○ 22.9kV-y 결선의 중성점 붓싱은 정격전압 25.8kV(정격전류 400A)붓싱 사용.
○ 변압기 붓싱의 절연강도는 이 붓싱이 연결되는 선로측 권선단자 및 중성점측
권선단자 각각의 기준충격절연강도 이상이어야 한다.
○ 각 붓싱은 붓싱변류기를 내장하여야 한다.
○ 3차측 안정권선용 붓싱은 4개를 인출하며, 붓싱변류기는 내장하지 않는다.
○ 또한 ESB 140에서는 30kV미만에서는 단일형 붓싱, 30kV이상에서는 콘덴서 붓싱을
사용하도록 되어 있으며, 외부단자의 모든 접촉면은 나사부분을 제외 하고는
은도금을 하여야 하며, 붓싱 단자와의 모든 접속은 분해 조립이 가능하도록 크램프
형(clamp type) 또는 스터드형(stud type)의 접속단자를 사용하고, 또한, 콘덴서 붓싱 은 반드시 역률시험탭을 구비하여야 한다.
○ 765kV 붓싱은 GIB에 연결되는 Oil-SF6 Gas 붓싱으로서 정격전류는 2,000[A]이다.
계통공칭전압 (kV) | 정격전압 (kV) | 뇌임펄스내전압 BIL(kV 파고치) | 최소연면누설거리(mm) | 기 타 |
765 | 800 | 2,050 | - | ( ) : 염해지역 및 154kV 이상 변압기에 적용 |
345 | 362 | 1,300 | 8,077 | |
154 | 170 | 750 | 3,542 | |
66 | 72.5 | 350 | 1,219(1,518) | |
22.9 | 25.8 | 150 | 529 | |
3.45/6.9 | 7.2 | 60 | 124(159) | |
345kV 변압기중성점 | 25.8 | 150 | 529 | 직접접지 |
123 | 550 | 2,507 | Floating | |
765kV 변압기중성점 | 25.8 | 150 | - | 직접접지 |
170 | 750 | - | Floating |
(11) 붓싱 변류기(Bushing current transformer)
붓싱 변류기의 단자는 제작사에 따라 그 표기가 다르나 통상적으로 X(k, l)로 표시한다. 기준 단자는 l이며 탭의 수에 따라 X1, X2.... Xn등으로 표시한다. 단자의 배치는 2차측 단자에서 보아 X1을 좌측에, Xn을 우측에 설치하며, 상하로 단자를 인출시에는 X1을 상측에, Xn을 하측에 설치한다. 붓싱 변류기의 구조와 크기는 전류비, 부담 및 오차계급에 따라 달라진다.
로 단자를 인출시에는 X1을 상부에, Xn을 하부에 설치한다.
붓싱변류기의 구조와 크기는 전류비, 부담 및 오차계급에 따라 달라지며, 선로측 붓싱변류기의 정격 1차전류는 [표 3-3]에서 변압기 정격전류(풍냉식, 수냉식)의 차 상위전류를 택하며, 중성점측 붓싱변류기의 정격 1차전류는 선로측 붓싱변류기의 정격 1차전류의 1/2로 한다. 계전기용은 B-2(오차계급 C200) 이상, 계기용은 B-0.5(오차계급 1.2) 이상으로 하고 중성점측 붓싱변류기의 계기용은 제외한다.
붓싱 변류기 사용시 1차측 코일은 붓싱의 주도체(턴수는 1)이며 2차측 코일은 철심에 감은 에나멜 권선이다. 붓싱 변류기는 1차코일과 철심사이가 상당히 큰 공간이 되어 磁路가 길어지므로, 여자전류가 증가하고, 1차코일이 단일 도체이므로 흐르는 전류가 적은 경우에는 변류비가 일정하게 유지될 수 없는 단점이 있다.
(12) 냉각방식(Cooling system)
냉 각 방 식 | 약 호 | 내 용 | |
유 입 식 | 유입자냉식 | OA | Liquid-immersed, self-cooled |
유입풍냉식 | FA | Liquid-immersed, forced air-cooled | |
유입수냉식 | OW | Liquid-immersed, water-cooled | |
송유풍냉식 | FOA | Liquid-immersed, forced liquid-cooled | |
송유수냉식 | FOW | Liquid-immersed, forced liquid-cooled, water-cooled | |
건 식 | 통풍자냉식 | AA | Ventilated self-cooled |
통풍풍냉식 | AFA | Ventilated forced-air-cooled | |
비통풍자냉식 | ANV | Nonventilated self-cooled | |
밀폐자냉식 | GA | Sealed self-cooled |
냉 각 방 식 | 약 호 | 예 | |
건 식 | 건식자냉식 | AN | ONAN : Natural oil cooling(ON) Natural air cooling(AN) OFAF : Forcedl oil cooling(OF) Forced air cooling(AF) OFWF : Forcedl oil cooling(OF) Forced water cooling(WF) ODAF : Directed oil cooling(OD) Forced air cooling(AF) |
건식풍냉식 | AF | ||
건식밀폐자냉식 | ANAN | ||
유 입 식 | 유입자냉식 | ONAN | |
유입풍냉식 | ONAF | ||
유입수냉식 | ONWF | ||
송유자냉식 | OFAN | ||
송유풍냉식 | OFAF | ||
송유수냉식 | OFWF |
* 첫 번째 글자 : 내부 냉각매체를 뜻한다.
- A : 공기
- O : 광유, 절연유로서 인화점이 300℃이하
- K : 난연성 절연유로서 인화점이 300℃초과
- L : 불연성 절연유
- G : 가스
* 두 번째 글자 : 내부 냉각매체 순환방식을 뜻한다.
- N : 자연순환방식
- F : 강제순환방식
- D : 직접강제순환방식
* 세 번째 글자 : 외부 냉각매체를 뜻한다.
- A : 공기
- W : 물
* 네 번째 글자 : 외부 냉각매체 순환방식을 뜻한다.
- N : 자연순환방식
- F : 강제순환방식
(13) 건식자냉식(AN)
일반적으로 소용량 변압기에 사용한다. 설계기준에서는 10MVA 미만에 적용한다.
(14) 건식풍냉식(AF)
권선하부에 풍도를 만들고 송풍기로 바람을 보내어 냉각한다. 500kVA 이상에
채용한다.
(15) 건식밀폐자냉식(ANAN)
권선과 철심을 밀봉한 함속에 넣고 공기 또는 가스를 봉입한다. 내부 송풍기에 의해 가스를 순환시켜 냉각한다. GIT에 채용하는 경우도 있다.
(16) 유입자냉식(ONAN, OA)과 유입풍냉식(ONAF, FA)
유지보수가 간단하고 제일 많이 사용된다. 권선과 철심의 발열량은 대류에 의해 절연유에 전달되고, 절연유의 열이 외함과 방열기에 전해진다. 외함과 방열기의 표면에서 방사와 공기의 대류에 의하여 냉각된다. 외함과 방열기에서 냉각된 절연유는 하강하여 다시 내부를 냉각하고 상승 순환하게 된다.
설계기준에서는 변압기 용량이 10～60MVA까지는 유입자냉식과 유입풍냉식을 사용하도록 규정하고 있다. 유입자냉식에서 유입풍냉식으로 전환시 변압기 용량
은 약 1/3이 증가한다. 154kV변압기명판에 정격용량이 OA/FA 30/40, 또는 45/60으로 표시된 것이 이를 뜻한다.
유입풍냉식으로 운전시 송풍기를 2개의 군으로 나누어 변압기 권선의 온도상승에 따라 단계적으로 운전하는 것이 일반적이다.
(18) 송유풍냉식(OFAF, FOA)
유입자냉식에 절연유를 강제로 순환시키기 위한 유순환펌프를 본체와 방열기 사이에 부착하고 송풍기를 방열기에 달아 냉각성능을 향상시킨 방식이 있으며, 단위냉각기(unit cooler)라고 부르는 냉각기를 소요 수량만큼 부착하여 사용하는 경우도 있다. 단위냉각기의 구조는 가는 지느러미 형태의 방열기에 송풍기와 유순환펌프를 부착한 형태이다.
설계기준에서는 변압기 용량이 60MVA를 초과하는 경우에 송유풍냉식을 사용하도록 규정하고 있다. 중부하 또는 과부하시 유입자냉식에서 송유풍냉식으로 전환하면 변압기 용량은 1/3～2/3까지 증가한다. 345kV변압기 명판에 정격용량이 OA/FOA1/FOA2, 100/133.33/166.67로 표시된 것이 이를 뜻한다.
송유풍냉식을 옥내에 사용할 경우 통풍에 주의하여야 하며, 송풍기와 유순환펌프를 2개의 군으로 나누어 변압기 권선 온도상승에 따라 단계적으로 운전한다.
(19) 송유풍냉식(OFAF, FOA)
유입자냉식에 절연유를 강제로 순환시키기 위한 유순환펌프를 본체와 방열기 사이에 부착하고 송풍기를 방열기에 달아 냉각성능을 향상시킨 방식이 있으며, 단위냉각기(unit cooler)라고 부르는 냉각기를 소요 수량만큼 부착하여 사용하는 경우도 있다. 단위냉각기의 구조는 가는 지느러미 형태의 방열기에 송풍기와 유순환펌프를 부착한 형태이다.
설계기준에서는 변압기 용량이 60MVA를 초과하는 경우에 송유풍냉식을 사용하도록 규정하고 있다. 중부하 또는 과부하시 유입자냉식에서 송유풍냉식으로 전환하면 변압기 용량은 1/3～2/3까지 증가한다. 345kV변압기 명판에 정격용량이 OA/FOA1/FOA2, 100/133.33/166.67로 표시된 것이 이를 뜻한다.
(20) 송유수냉식(OFWF, FOW)
변압기가 옥내 또는 지하에 설치될 경우 통풍에 제한을 받으므로, 이러한 경우에 송유수냉식을 적용한다. 송유수냉식의 냉각기(열교환기)는 유니트형으로 제작한 형태가 널리 사용된다. 냉각기의 내부는 여러 개의 수관으로 구성되며 뜨거운 절연유가 유순환펌프에 의하여 냉각수관 사이를 흘러 냉각된다. 냉각수는 순환펌프에 의해 쿨링타워로 보내져 냉각되어 순환되고, 냉각수를 보존하기 위한 별도의 냉․온수조가 설치되기도 한다. 송유수냉식의 경우 일반적으로 유순환펌프가 달린 냉각기가 2～3대가 부착되어 변압기를 운전하게 되는 데, 한 대의 변압기에 3대의 냉각기가 부착될 경우에는 변압기 가압과 동시에 1대의 냉각기는 운전되고, 권선의 온도상승에 따라 다른 하나의 냉각기가 운전되며, 나머지 1대의 냉각기는 예비로 남아 운전중인 냉각기의 고장시 대체되어 운전하게 된다.
(21). 질소봉입방식(Nitrogen inert-gas pressure system)
이 방식은 절연유를 직접 공기와 접촉하지 않도록 유면 상부에 불활성 가스인 질소가 스를 봉입하여 산소와 수분의 침입을 막는 형식으로 여러 가지 방식이 있다.
(1) 질소밀봉식(Nitrogen sealed tank type)
[그림 3-17]과 같이 외함을 밀봉하고, 유면상에 질소가스를 봉입한 것으로, 10MVA 이하의 변압기에 채용되었으나, 질소봉입 공간을 확대한 질소탱크를 본체와 별도로 설치하여 최근에는 60MVA까지 적용하여 사용하고 있다. 이 방식은 외기와의 접촉이 완전히 차단되므로 흡습 및 산화에 의한 열화가 없고, 누유나 누기되지 않고, 내부에 이상이 없는 한 장기간 절연유를 교환하지 않아도 된다. 유온의 변화에 따른 절연유의 팽창 수축에 따라 가스실의 용적이 변화하므로, 이에 따라 가스압력도 변화한다. 가스압력이 너무 높으면 본체에서의 누유나 방압장치의 오동작의 원인이 되므로 가스실의 용적을 적당히 선택하고, 가스압력의 변동을 어느 정도 억제하여야 한다. 상온에서 가스실 용적을 전유량의 15～25%로 택하면, 가스압력 범위는 약 -0.2～+0.35㎏/㎠ 정도가 된다. 따라서 질소밀봉식은 가스압력의 변동에 주의하여야 한다.
(22) 3실식 컨서베이터와 가스 오일 봉입형(Gas oil sealed tank type)
(가) 3실식 컨서베이터식
변압기 상부에 설치된 컨서베이터를 3실로 나누어, 1실을 파이프와 밸브를 거쳐 본체와 연결하여 본체 절연유와 1실의 절연유가 교류시키며 절연유의 외기와의 접촉을 방지하기 위하여 질소가스를 봉입시킨다. 파이프 또는 격막의 터진 곳을 이용하여 절연유의 온도상승과 하강에 따른 신축작용이 2실로 전달되며, 2실에도 외기와 질소와의 혼합을 방지하기 위하여 절연유와 질소가스를 봉입하여 외기를 차단하고, 파이프나 격막의 터진 곳을 통하여 2실의 절연유와 3실의 절연유실이 연결되어 신축작용이 이루어지며, 3실에는 공기가 절연유와 함께 봉입되어 있고, 3실은 호흡기를 통하여 외부와 연결된다.
구조가 비교적 간단하여 가동부가 없고 유지보수에도 편리하나, 컨서베이터의 용적은 1실식에 비하여 약 3배가 되고, 봉입된 절연유가 많으며 이 봉입유를 통하여 외기로부터 질소가스측으로 확산하는 산소의 양이 다른 방식보다 많은 편이다. 또한 흡습 호흡기의 불량에 주의하여야 한다. 3실식 컨서베이터식에서는 변압기 내부 압력 변동이 -0.35 ～+0.35㎏/㎠ 이내가 되도록 설계된다. 질소가스와 봉입유의 누설이 없도록 주의하고, 만약 질소가스의 압력이 +0.35㎏/㎠ 이상일 경우에는 컨서베이터의 배유밸브를 통하여 봉입유를 적당량 배유시켜 적정 가스압력을 유지하며 질소가스의 배기나 본체의 절연유의 배유는 가급적 금하여야 한다. 또한 적정 가스압력을 유지하지 못할때에는 컨서베이터의 봉입유 주입구를 통하여 적당량의 봉입유를 주입하여야 한다.
(나) 가스 오일 실 탱크
밀폐형 변압기의 가스 공간에 직접 연결하거나, 대형 3실식 컨서베이터를 변압기 상부에 설치시 충전부와의 이격거리와 중량이 문제가 될 때 1실은 변압기 상부에 설치하고 2실과 3실을 별도로 제작하여 외함 옆에 설치한다. 컨서베이터와 별도로 제작된 2실과 3실을 가스 오일 실 탱크(Gas oil sealed tank)라고 부른다. 수직 격판에 의하여 동일한 체적을 가진 두 개의 실로 양분되어 1실의 체적과 거의 동일한 양의 절연유가 봉입되어 있으며, 격판의 최하부에 위치한 통로를 통하여 변압기의 호흡시 절연유의 신축에 의하여 양실의 절연유가 왕래하여 본체 질소가스압력을 조절하게 되어 있다. 가스 오일 실 탱크가 설치된 경우 유온-가스압력 상관 곡선에 따라 가스압력을 관리하여야 한다. 만일 가스 오일 실 탱크의 가스압력이 0.25㎏/㎠ 이상이 되면 가스 오일 실 탱크의 봉입유를 배유밸브를 통하여 적당량 배유하여 가스압력을 저하시켜야 하며 질소 가스의 배기나 변압기 본체 절연유의 배유는 가급적 금하여야 한다. 또한 가스 오일 실 탱크의 압력이 -180mmHg 이하이면 가스 오일 실 탱크의 주유 플러그를 통하여 적당량의 절연유를 공급하여야 한다. 만약 운전중인 변압기의 가스 오일 실 탱크에 질소 가스를 공급하는 경우에는 봉입 가스의 주입 압력을 낮추어야 변압기 기계적 보호장치의 오동작에 의한 변압기 정지를 예방할 수 있다.
(23) 질소가스병식(Nitrogen gas cylinder type)
변압기 본체 또는 컨서베이터내의 질소가스 압력이 항상 대기압 이상의 일정치(최소 0.03～0.05kg/㎠, 최대 0.37kg/㎠)를 유지할 수 있도록 되어 있으며, 변압기의 부하가 증가하여 유온이 상승함에 따른 절연유의 팽창으로 변압기함내의 질소가스 압력이 상승하면 방출안전변에서 질소가스를 방출하여 일정하게 질소가스 압력을 유지하고, 부하가 감소하거나 냉각으로 인하여 유온이 하강함에 따라 변압기함내의 질소가스 압력이 하강하면 자동적으로 질소가스병(최대압력 150kg/㎠)에서 본체 또는 컨서베이터에 질소를 공급하여 적정한 질소가스 압력을 유지한다. 이 방식은 봉입된 질소의 누기시에도 외기와 절연유가 접촉하지 않으며, 커다란 질소탱크를 필요로 하지 않으므로 유보존과 변압기 설치면적을 축소할 수 있으나, 연결부와 밸브의 누기, 잦은 유온 변동에 따른 질소가스의 소모로 인하여 주기적으로 질소가스병의 압력이 일정압력(15kg/㎠)이하로 떨어지면 질소가스병을 교체하여야 한다는 단점이 있다.
(24) 보호장치
가. 기계적 보호장치
(1) 방압장치(Pressure relief device, 96D와 86T 동작)
변압기의 내부에 고장이 발생하면 [그림 3-23]과 같은 경과로 내부 압력이 상승한다. 이 상승된 압력은 변압기 외함을 파손시키고 절연유를 유출시켜 화재발생을 유발하기도 한다.
절연파괴에 의한 층간단락, 접지, 기계력에 또는 과열에 의한 단선 | → | 유중 방전 이상 발열 | → | 절연지, 절연유, 목재 등의 분해 | → | 가스 발생 | → | 내압 상승 |
이러한 큰 고장을 방지하기 위하여, 변압기 내부에 높은 압력이 순간적으로 발생시 일정 압력에서 동작하는 일종의 안전변을 부착하여 절연유나 가스를 방출하여 외함의 파손을 방지하고, 안전변이 동작시 전기적으로 변압기 1, 2차 차단기를 동작 개방시켜 변압기에 인가된 전원을 차단하여 변압기의 외함보호와 계통의 안정을 꾀하고 있다. 일반적으로 방압장치의 동작시 이를 알리기 위한 경보를 96D로 정하여 나타내고 있다.
(25) 방압관(Bursting tube)
[그림 3-24(a)]와 같이 변압기의 상부에 관을 설치하고, 관의 끝단에 방압판(베크라이트판, 운모판 등)이 부착되며, 방압판 전단과 컨서베이터를 균압관이 연결하여 유온의 변화에 따른 절연유면의 변화와 절연유 여과시 유면변화에 의하여 절연유가 방압판을 파손하는 것을 방지하도록 되어 있다. 변압기 내부에 고장으로 인한 고압력이 발생시 방압판이 파손되며 과도압력을 외부로 방출하며, 내부의 형태는 [그림 3-24(b)]와 같다. 방압관내의 압력이 0.85kg/㎠에 도달하면 트리거봉이 화살표 방향으로 움직여 동작봉의 움직임을 억제하는 요소가 제거되어 동작봉이 방압판을 깨트리며 변압기 내부의 과도한 이상압력을 외부로 방출하고, 경보용 접접을 붙여 신호를 변압기용 차단기트립회로에 송출하여 차단기를 개방시켜 변압기를 무압상태로 한다.
(26) 방압안전장치(Automatic resetting presure relief device)
절연유와 접하지 않는 변압기의 상부 판 또는 상부관에 부착되어 변압기 내에 이상압력이 발생시 일정 압력[10±1psi (0.7±0.07kg/㎠)]에 도달하면 방압막(diaphragm)이 동작하여 이상압력을 외부로 방출시켜 변압기함의 파손을 방지한다. 방압안전장치는 방압관식과는 달리 여러번 동작하여도 방압막이 파손되지 않도록 강판으로 제작되며, 평상시 방압막을 눌러 주는 압축 스프링과 기밀유지를 위한 가스켓, 동작표시봉, 경보용 접점 등으로 구성되어 있다. 방압안전장치의 동작표시는 방압막이 상부로 동작하는 동안 동작표시봉에 의하여 알 수 있으며, 경보접점이 전기적으로 신호를 보낸다. 방압막이 동작 후 변압기 내부의 압력이 동작압력의 1/2이하로 떨어지면 스프링의 힘에 의하여 자동적으로 방압막이 복귀되어 닫히게 된다. 동작 후 복귀 방법은 동작표시봉을 다시 아래로 밀어 넣고, 경보접점 작동을 위한 레버를 밀어 넣어야 전기적으로 복귀된다. 변압기 점검작업시 탱크에 걸리는 압력이 8psi(0.65kg/㎠)를 초과하면 방압안전장치를 제거하고, 진공작업시에는 방압안전장치가 충분히 견디므로 이를 제거할 필요는 없다.
(27) 부흐홀쯔 계전기(Buchholtz relay, 96B11, 96B12와 86T)
이 계전기는 변압기의 내부 고장시 발생하는 가스의 부력과 절연유의 유속을 이용하여 변압기 내부고장을 검출하는 계전기로서 변압기와 컨서베이터 사이에 설치되어 널리 이용되고 있다.
정상적인 변압기 운전시 부흐홀쯔 계전기는 절연유로 충만되어 1단 부표와 2단부표가 유중에 떠 있게 된다. 변압기 내부의 경미한 고장으로 발생한 가스가 변압기의 상부에서 컨서베이터로 이동하면서 부흐홀쯔 계전기의 상부에 축적되어 계전기 상부에 설치된 1단 부표가 점차 하강하게 되며, 계전기 내에 일정량의 가스가 축적되면 1단 부표가 하강하여 경보접점회로를 구성하여 경보신호를 송출하게 된다. 부흐홀쯔 계전기 1단계 동작시 경보표시등은 96B11이 점등된다.
부흐홀쯔 계전기 1단계 동작은 변압기 내부의 경미한 고장 발생시와, 외기온도의 급격한 하강으로 인한 절연유의 수축시 절연유에 용해된 질소가스가 분리되어 계전기 상부에 축적되거나, 또는 컨서베이터내에 절연유가 부족하여 질소가스가 부흐홀쯔 계전기 상부에 축적되는 경우, 누유로 인하여 공기가 계전기 상부에 축적된 경우에도 이루어져 계전기의 오동작을 유발시키기도 한다. 브흐홀쯔 계전기의 점검창을 통하여 축적된 가스색에 따라 오동작 유무를 판단할 수도 있다. 가스가 흑회색을 띠면 기름이 분해된 것이고, 황색은 지지목의 분해로 생성된 것이며, 백색은 절연지의 분해를 나타낸다.
변압기 내부에 중고장이 발생하면 가스의 급격한 생성뿐만 아니라 본체에서 컨서베이터로 이동하는 절연유의 흐름이 급격해져 부흐홀쯔 계전기의 방유판을 밀어 차단회로를 구성하게 된다. 또한 1단 동작 후 계속해서 가스가 계전기내에 축적되어 2단 부표를 하강시키면, 중고장 발생시와 같이 차단회로를 구성하여 차단신호를 보내게 되며, 또한 급격한 유속에 의해 방유판이 동작되어 차단회로를 구성하게 된다. 따라서 부흐홀쯔 1단 동작시 복귀를 위해 가스 방출 코크를 열어 계전기내의 가스를 외부로 배기할 때 점검창을 통하여 유면이 점차 상승하지 않으면 2단 동작의 우려가 있으므로 배기를 중단하고, 컨서베이터에 절연유와 질소가스를 보충한 후에 가스 방출 코크를 열어 가스를 배기하여 1단 동작을 복귀하여야 한다.
2단 동작은 절연유의 유속이 감소하거나 2단 부표가 상승하면 복귀된다.
부흐홀쯔 2단 동작시 배전반의 96B12 경보표시램프가 점등되며, 동시에 86T (폐쇄계전기)가 동작되어 변압기 1, 2차 차단기가 개방된다.
(28) 충격 압력 계전기(Sudden presure relay, 96P와 86T)
변압기 내부 고장시 변압기 절연유의 유속을 이용한 부흐홀쯔 계전기로 고장을 차단하기에는 어느 정도의 시간이 소요되어 고장 지속시간을 줄이는 것은 불가능하므로 고장 지속시간을 단축하기 위하여 더욱 섬세하고 확실한 기계적 보호기기가 필요하게 되었다. 충격 압력 계전기는 일반적으로 동작시간이 매우 빠르며 작은 압력으로 동작하고, 설치가 간단하며 접촉점의 작동이 명확하고, 유온 변화에 따른 절연유 속의 질소가스 분리에 의해 동작하지 않으므로 신뢰도가 높으며 오동작이 매우 적다. 반면에 변압기의 내부압력이 일정하게 변동하는 경우에 설치, 사용이 가능하며 변압기 운전 중 내부압력이 급격히 변동하는 경우에는 사용이 불가능하다.
충격 압력 계전기가 동작하면 배전반의 96P 경보표시등이 점등되며, 86T 계전기도 함께 연동되어 변압기 1, 2차 차단기를 개방하게 된다.
충격 압력 계전기는 동작요소와 설치 위치에 따라 충격 가스압 계전기와 충격 유압 계전기로 구분된다.
(29) 가스검출 계전기(Gas accumulation indicator, 96G)
이 계전기는 변압기 본체에 절연유가 최상부까지 충만되는 컨서베이터형 변압기의 내부에서 부분방전, 절연불량으로 생성된 가스를 검출하는 계전기이며, 지상에서 축적가스의 량을 관찰할 수 있도록 변압기의 상부 외측에 설치한다. 부표, 커플링, 스위치 등으로 구성되어 있다.
변압기 내부에서 발생된 가스는 변압기의 상부에 축적되어 파이프를 통해 가스검출 계전기의 내부로 들어가게 된다. 축적된 가스의 힘으로 계전기에 가득 차 있던 절연유가 계전기실 내로 내려오게 되며 계전기의 전면에 있는 지시침이 가스의 량을 ㎤ 단위로 나타내게 된다.
일반적으로 변압기는 붓싱 플랜지의 함이 최상부에 위치하고 있으므로, 각 붓싱 플랜지의 상부를 파이프로 연계하여 가스검출 계전기에 연결한다.
경보 또는 트립회로(96G)를 구성하여 가스가 축적되면 배전반에서 이를 인지할 수 있도록 하며, 또한 축적된 가스를 채취하여 가스의 성분을 검사할 수 있도록 가스채취변이 변압기의 외측 하부까지 연결되어 있다.
(30) OLTC 보호계전기(Protective relay, 96B2와 86T동작)
이 계전기는 OLTC 유격실내에 고장이 발생시 급격한 유속에 의해 동작하는 OLTC 보호 계전기이다.
이 계전기는 OLTC 유격실과 OLTC용 컨서베이터의 사이에 설치되며, 부표를 고정시키기 위한 영구자석, 유속의 흐름에 응동하는 부표(flap valve), 부표에 의해 전기적으로 회로를 구성하는 접점(reed contact), 시험단자와 단자대 등으로 구성되어 있으며, 유격실의 절연유의 급격한 흐름이 OLTC용 컨서베이터측으로 향하여 흐르면 이 압력에 의해 평상시 영구자석에 의해 수직으로 세워진 부표가 뒤로 밀려 넘어지며 접점을 동작시킨다. 동작시 OLTC를 고장의 지속에서 분리하도록 전기적으로 결선되어, 배전반의 96B2(96T) 경보표시등이 점등되며, 86T 계전기의 동작요소에 전원이 인가되어 변압기 1, 2차 차단기를 개방하게 된다. 계전기의 정상동작여부는 in service, off 2개의 푸쉬버튼에 의하여 복귀와 차단을 시험할 수 있다.
(31) 권선 온도계
변압기의 권선저항으로 인하여 부하전류가 흐르게 되면 열이 발생하는데, 이 열이 권선을 절연하는 절연체를 열화시키므로 과도한 온도상승을 제한할 필요가 있다. 일반적으로 변압기는 이를 위해 냉각장치가 설치되고, 이 냉각장치의 제어를 위한 구동요소가 필요하며, 이를 위해 변압기의 상부 온도와 부하전류에 의한 권선의 온도를 측정하기 위하여 권선 온도계를 설치한다. 권선 온도계는 여러 개의 접점을 가지며, 배전반의 원격 디지털 지시온도계와 연결되어 1단계 접점 26W1(65～70℃)은 1그룹에 속한 냉각용 선풍기, 송유펌프를 가동시키며, 2단계 접점 26W2(70～75℃)은 2그룹에 속한 냉각용 선풍기와 송유펌프를 가동시키고, 3단계 접점 26W3(95℃)은 과열 경보를 나타내는데 이용되고, 4단계 접점26W4(100～115℃)은 변압기에 연결된 차단기를 개방시키도록 회로를 구성하는데 이용된다. 권선 온도상승에 의한 차단기의 개방은 345kV 주변압기에만 적용되며, 154kV급 이하의 주변압기에는 적용하지 않는다. 온도상승에 따라 기동된 냉각장치는 권선온도가 55℃에 도달하면 정지하도록 배전반의 디지털 지시온도계에 정정되어 있으며, 디지털 지시온도계는 각 접점의 동작 범위를 조절할 수 있도록 되어 있으며, 배전반의 고장경보표시등은 345kV 변압기의 경우 26W3, 26W4가 점등된다.
변압기와 같이 고전압의 권선 온도를 직접 측정하기 위해 권선에 온도계를 삽입하는 것은 매우 위험하며, 절연으로 인한 감도의 저하로 정확한 온도를 측정하기 어려우므로, 변압기의 한 단자에 흐르는 2차전류(붓싱 변류기를 통하여 얻은 부하전류에 비례하는 전류)를 절연유의 최고 온도부에 부착한 가열코일을 가열토록 하여 권선의 최고온도를 모의적으로 재현하고, 가열된 온도를 측온체가 측정하여 권선의 온도로 환산하는 것으로, 온도상승의 시험결과로 측온부의 온도가 권선온도와 일치하도록 붓싱 변류기의 탭을 적당하게 선택하는 간접적인 방식을 사용한다. 이러한 방식을 써멀 이미지(thermal image)라고도 한다. 권선 온도계는 열을 전류로 변환하는 시스 측온 저항체(0℃에서 PT 100Ω), 가열코일, 조정저항, 계기로 구성되어 있다.
(32) 전기적 보호장치
변압기 종류 | 적 용 계 전 방 식 | |||
주보호 | 후 비 보 호 | |||
1차 권선 | 2차 권선 | 3차 권선 | ||
154/66/23kV(Y-Y-D) 10 MVA이상 | 단,지락 비율차동계전방식 | 단락: 과전류 지락: 과전류 | 단락: 과전류 지락: 과전압 | 단락: 과전류 지락: 과전류 과전압 |
154/66kV(Y-D) 10 MVA이상 | “ | “ | “ | - |
154/23kV(Y-Y-D) D : 안정권선 10 MVA이상 | “ | “ | 단락: 과전류 지락: 과전류 (중성점) | - |
154/23kV(D-Y) 10 MVA이상 | “ | “ | “ | - |
10 MVA 미만 | 전압비 권선결선에 따라 주보호는 생략하고 위의 해당 후비보호계전방식을 적용한다. |
적 용 계 전 방 식 | |||
주 보 호 | 후 비 보 호 | ||
1차 권선 | 2차 권선 | 3차 권선 | |
단락, 지락 전류비율차동계전방식 | 단락방향거리계전 방식(2단계) | 단락방향거리계전방식(2단계) | 단락과전류방식 |
지락방향과전류 방식 | 지락방향과전류 방식 | 지락과전압방식 |
(33) 유류지시계 및 수류지시계
유류지시계는 송유풍냉식, 송유수냉식 변압기의 유펌프에 연결되는 흡입파이프나 배출파이프에 부착되어 유의 흐름시 지시 날개판으로 작동하며, 수류지시계는 송유수냉식의 수관에 설치된다. 유류지시계는 유펌프가 OFF시, 역회전시, 유의 흐름이 제한될 때, 유의 통로가 막혔을 때 “PUMP OFF”에서 지시 날개판이 멈추도록 되어 있다. 수류지시계도 유류지시계와 동일하게 작동한다. 유의 흐름이 원할하지 않은 경우에는 고장경보표시등 69Q가 점등된다.
(34) 절연유에 요구되는 성질
- 절연파괴전압이 높아야 된다. 절연유의 절연내력은 공기의 5배 정도이나, 수분이 함유
되면 절연내력이 급격히 저하한다. [그림 3-37]은 절연유의 수분에 의한 절연내력저하를 나타낸다.
체적 저항율이 높고 유전체 역율이 낮아야 한다.
- 引火點이 높아야 하며,사용중의 온도로 발화하지않아야 한다.
- 화학적으로 안정되어야 한다. 변압기의 구성재료인 철, 동, 절연물 등에 나쁜 영향을
끼치지 않고, 또, 이들에 의하여 영향을 받지 않아야 한다.
- 고온에서 析出物을 내든가, 산화하지 않아야 한다.
- 凝固點이 낮아야 한다.
- 냉각작용이 좋아야 한다. 따라서 比熱과 熱傳導度가 크고, 粘度가 적고, 유동성이
풍부하여야 한다.
- 증발량이 적어야 한다.
(35) KS C 2301에 의한 절연유의 분류
종 류 | 주 성 분 | 적 용 | ||
1종 | 1호 | 광 유 | 유입콘덴서, 유입케이블에 사용 | |
2호 | 유입변압기(66kV 미만), 유입차단기에 사용 | |||
3호 | 춥지 않은 곳의 유입변압기, 유입차단기에 사용 | |||
4호 | 유입변압기(66kV 이상)에 사용 | |||
2종 | 1호 | 알킬 벤젠 | 분기쇄형 저점도 | 유입케이블, 유입콘덴서에 사용 |
2호 | 분기쇄형 고점도 | |||
3호 | 직쇄형 저점도 | |||
4호 | 직쇄형 고점도 | |||
3종 | 1호 | 폴리부텐 | 저점도 | 유입케이블, 유입콘덴서에 사용 |
2호 | 중점도 | |||
3호 | 고점도 | |||
4종 | 1호 | 알킬나프탈렌 | 저점도 | 유입콘덴서에 사용 |
2호 | 고점도 | |||
5종 | 알킬디페닐에탄 | 주로 유입콘덴서에 사용 | ||
6종 | 실리콘유 | 주로 유입변압기에 사용 | ||
7종 | 1호 | 광유+알킬벤젠 | 유입콘덴서, 유입케이블에 사용 | |
2호 | 유입변압기(66kV 미만), 유입차단기에 사용 | |||
3호 | 춥지 않은 곳의 유입변압기에 사용 | |||
4호 | 유입변압기(66kV 이상)에 사용, 현재 154kV급에 만 적용 |
(36) 전압조정장치의 역할
전력계통의 임의의 위치에서 전압을 일정하게 유지하기 위해 발전기의 계자전류 제어, 변압기의 전압조정, 조상설비 투입등 여러 방법이 사용되고 있으며, 광의의 전압조정장치는 다음과 같은 역할을 전력계통에서 담당한다.
* 송전계통에서 변동하는 1차전압에 대하여 2차전압을 일정하게 유지
* 고정된 1차전압에 대하여 2차전압을 조정
* 두 발전계통사이의 무효전력을 조정
* 루프계통의 각 지점 사이의 무효전력을 조정
* 변압기 출력 전압의 위상각을 이동시킴으로써 루프계통의 각 지점 사이의전력을
계통공칭 전압 (kV) | 1 차 | 2 차 | 3 차 | |||
정격전압 (kV) | 탭전압 (kV) | 정격전압 (kV) | 탭전압 (kV) | 정격전압 (kV) | 탭전압 (kV) | |
154-66-22.9 | 154 | 161, 157.5 150.5, 147 | 66 | 69, 63, 60 | 23 | 24, 22, 21 |
154-66 | 154 | 161(-), 157.5(-) 150.5(-), 147(-) | 66 | 69(-), 63(-),60(-) | ||
154-22.9 | 154 | 161(-), 157.5(-) 150.5(-), 147(-) | 23 | 24, 22, 21 | ||
66-22.9 | 63(66) | 69(-), 66(-) 60(-), 57(-) | 23 | 24, 22, 21 | ||
66-3.45/6.9 | 63(66) | 69(-), 66(-) 60(-), 57(-) | 3.45/6.9 | |||
22.9-3.45/6.9 | 22 | 24, 23, 21, 20 | 3.45/6.9 |
분배한다.
※ ( )내는 다음의 나항 단서에서만 적용한다
(가) 공칭전압 22kV 계통에 사용되는 변압기는 위표의 공칭전압 22.9kV 계통의 변압기
에 포함한다.
(나) 정격용량 10MVA이상의 변압기는 변압기 권선중 어느 한쪽 권선에 OLTC(On Load Tap Changer)를 설치하여야 하고 OLTC를 설치한 권선측은 탭전압을 생략하여야 한다. 따라서 2권선 변압기는 한 권선에만 탭전압, 3권선 변압기는 OLTC가 설치되지 않은 권선중 한 권선에 탭전압을 가져야 한다.
단, 2권선 변압기는 별도 요구시 탭전압을 생략할 수 있다. 이 때의 계통 공칭전압은 154kV, 66kV에 한하고 정격전압은 154kV, 66kV로 한다.
(다) 정격용량 10MVA미만의 변압기는 1차 권선측에만 탭전압을 가져야 한다.
(37) 부하시 전압조정기(On Load Tap Changer)
부하시 전압조정기는 부하 전류가 흐르는 상태에서 전압을 조정하는 기기로서 부하전류 개폐기, 탭 선택기, 탭 확장기로 구성되어 있으며, 보호기기, 조작장치, 자동운전장치 등 부속장치가 필요하다. 현재 전력계통 운영에서 전력용 변압기 2차측 이후의 전압 조정은 대부분 이 부하시 전압조정기에 의해 이루어지고 있으며, 그 종류와 결선이 매우 다양하게 발전되어 있다.
가. 부하 전압조정기의 원리
부하시 전압 조정을 변압기에 적용하기 위해 여러 가지 기계적 방식이 고안되었으나,
* 탭 권선에 두단자가 동시에 접속시 발생하는 순환전류를 전압조정기에 설치 된 임피던스 에 의하여 제한하는 방식(과도임피던스 방식)
* 두 개의 勵磁回路를 변압기내에 만들어 한 회로에서 탭을 선택하는 동안 다른 회로는
부하전류를 공급하는 방식(간접식)으로 나눌 수 있다.
(38) 전압의 조정범위와 탭 수
전압의 조정 범위가 10% 정도인 경우 탭의 수는 보통 17탭 이내이며, 각 탭간의 스탭 전압폭은 변압기 정격전압의 5/8% 가 일반적이고, 전압의 조정 범위가 20% 인 경우 탭의 수는 17탭 이상이고, 각 탭의 스탭 전압폭은 변압기 정격전압의 5/4%가 일반적으로 적용된다.
우리 회사에서 사용하는 변압기의 스텝전압은 변압기 정격전압의 5/4%로 한다
조정범위(정격전압에 대한 %) | 탭 수 | |||
승압 | 강압 | 승압 | 강압 | 총탭수(중앙탭 포함) |
10 | 10 | 8 | 8 | 17 |
조정범위(정격전압에 대한 %) | 탭 수 | |||
승압 | 강압 | 승압 | 강압 | 총탭수(중앙탭 포함) |
12.5 | 12.5 | 10 | 10 | 21 |
고 압 권 선 | 중 압 권 선 | 저 압 권 선 | |||
정격전압 (kV) | 탭전압 (kV) | 정격전압 (kV) | 탭전압 (kV) | 정격전압 (kV) | 탭전압 (kV) |
345/√3 | 345/√3±10% | 161/√3 | - | 23 | - |
* 고압권선에 OLTC를 설치하고 탭전압은 전용량 탭전압이어야 한다.
* 조정범위는 고압권선 정격전압의 ±10%범위이며, 승압 8탭, 강압 8탭, 중앙 1탭으로
총 17탭이어야 한다.
고 압 권 선 | 중 압 권 선 | 저 압 권 선 | |||
정격전압 (kV) | 탭전압 (kV) | 정격전압 (kV) | 탭전압 (kV) | 정격전압 (kV) | 탭전압 (kV) |
765/√3 | 765/√3±7% | 345/√3 | - | 23 | - |
* OLTC는 분로권선에 설치하고 탭전압은 전용량 탭전압이어야 한다.
＊ 승압 10탭, 강압 12탭, 중앙 1탭으로 총 23탭이다.
(39) 자동전압조정기(Automatic voltage regulator)
전압조정을 위하여 부하시 전압조정기에 탭 조정 신호를 송출하는 장치로서, 모선에 설치된 변성기로부터 변압기의 송출전압을 측정하고, 공급하는 부하전류의 크기와 공급하는 선로의 전압강하를 고려하여, 이를 정정된 기준전압과 비교하여 부하시 전압 조정기의 상승, 하강을 지시하는 신호를 구동장치로 보내어, 탭 조정기가 동작하여 적정한 전압을 유지하도록 하는 역할을 한다.
전압을 조정할 수 있는 조정기, 시지연 조정기, 저전압 방지기, 저항과 리액턴스 요소용 극성스위치, 선로전압강하 보상기(Line drop compensator), Load shedding 등으로 구성된다.
MK-20, MK-30 두 종류가 널리 사용되고 있다.
(40) 여과기(Oil filter unit)
부하시 전압조정기는 부하를 공급하면서 전압조정을 하기 때문에 이의 동작시 발생되는 아크로 인하여 절연유가 분해되며, 이로 인한 절연유의 오손은 유격실내의 절연파괴를 유발할 수 있으므로, 이를 방지하고자 활선 상태에서 유격실내의 절연유를 여과하기 위한 장치가 필요하게 된다.
여과기는 부하시 전압조정기의 상판에 연결된 파이프를 통하여 유입된 유격실내의 절연유를 정류하는 필터, 절연유를 순환시키는 유펌프, 타이머, 온도계, 압력계, 외함 등으로 구성된다.
여과기의 전원과 제어는 구동장치에서 이루어지며, 부하시 탭 체인저가 동작시 반드시 여과기가 지정된 시간만큼 동작하여 유격실내의 절연유를 여과하도록 되어 있다.(대부분 1회 탭 조정시 30분 여과를 하도록 권장하고 있다.)
- 종이필터 여과능력 : 6～9㎛
- 컴바인드필터 여과능력 : 6～9㎛, 수분 10ppm이하
- 온도접점 : 20℃에 정정
- 압력계 : 3.5～4bar에 정정
- 온도접점과 압력계접점은 직렬 연결되어 압력계접점의 오동작 방지
(41) 점검의 종류와 목적
점검의 종류 | 점검의 목적 |
일상점검 (순회점검) | 평상시 주기적으로 순시하여 시청각, 후각 등을 이용하여 이상유무를 관찰한다. 또한 지시계기의 지침을 확인하여 운전상태를 관리한다. |
정기점검 | 일정기간 경과 후 기기운전을 정지시켜 일상점검에서 측정할 수 없었던 각 항목에 대하여 정밀하게 점검한다. 보통점검과 정밀점검으로 구분한다. |
임시점검 | 고장이나 이상이 발생했을 때, 고장발생이 우려될 때에 원인을 찾거나 대책을 수립하기 위해 실행하는 점검이며, 또한 천재지변의 내습기에 미리 기기를 점검하는 것도 이에 포함된다. |
발췌점검 | 이상유무 또는 성능을 확인하기 위한 점검 |
초기점검 | 신․증설된 설비의 운전 초기의 고장예방을 위한 점검으로서 보통점검에 준한다.(1년 이내) |
가. 순회(일상)점검
나. 정기점검 및 주기적인 검사
(1) 보통점검
변압기의 운전을 정지하고, 변압기 외함을 개봉하지 않고 행하는 점검으로서 주선로와 제어전선의 절연저항 측정, 절연물역률 측정, 절연내력 측정, 붓싱청소, 단자조임, 보호장치의 동작시험, 외관점검 등을 시행하는 점검을 뜻한다.
일반적으로 보통점검은 3년에 1회 시행한다(이동용변압기는 사용 전․후에 점검한다).
(2) 발췌점검, 정밀점검 및 주기적인 검사
보통점검과 같이 변압기의 운전을 정지하여, 보통점검시의 각종 점검사항뿐만 아니라, 변압기의 맨홀을 열어 내부권선의 이상유무와 접속점 등을 점검하고, 절연유에 대한 처리를 하는 점검을 뜻한다. 정밀점검은 기기 이상 발견시나 검사 결과 불량시(가스분석결과 연속 3회 “요주의” 판정과 가스량의 지속적 증가시와 OLTC 탭 절환 15만회 마다 Selector부를 대체변압기를 확보 후 시행) 시행하며, 체크리스트에 따라 시행하여야 한다.
점 검 항 목 | 점 검 주 기 | 점 검 방 법 | 조 치 사 항 | |
절 연 유 및 가스 | 내전압 | -초기 : 매월 -1년 이후 : 3년에 1회 | -초기기록과 비교 -매년 정기검사 시행 | 채취 유의, 절연유여과 탈기작업, 정밀점검 |
수분 | -초기 : 가압 6개월 이내 -1년 이후 : 3년에 1회 | |||
산가측정 | -3년에 1회 | |||
유중가스분석 | -가스분석기준에 의거 | |||
질소가스분석 | -3년에 1회 | |||
절연저항측정 | -3년에 1회 | -권선간, 대지간 측정 | ||
DOBLE 테스트 | -3년에 1회 | -초기치와 비교 | ||
호흡기 | -6개월에 1회 | -2/3이상 흡습제 변색 | 흡습제 교체 | |
접지상태 | -3～4년에 1회 | -부스닥트, 탱크, 피뢰기 접지확인 -접지선의 외함 접촉 여부 및 피복 파손 여부 | 재조임, 녹 제거, 접지선 교체 | |
송 풍 기 | 절연저항 및 동작 | -매월 | -이음 및 진동 발생 여부 -500V 절연저항계로 절연저항 측정(5㏁이상) -하절기에는 습기방지를 위해 일정시간 가동 | 밸런스 조정 |
베어링 | -5년에 1회 | -소음발생 여부 | 교체 | |
송유장치 | -상시 | -이음,유류계의 정상 작동 | 교체 | |
도장 | -1년에 1회 | -녹 발생 여부 | 재도장 | |
단자함 및 배전반 | -상시 | -방습상태(히터가동여부) -단자조임 상태 -이물 침입 여부 -CT 단락 및 연결 상태 | 가스켓교체, 히터 및 써머스타터 교체 | |
-1～2년에 1회 | -제어케이블 절연저항 | |||
질소병 사용장치 | -상시 | -질소병 압력 저하 (보통 6개월 정도 사용) | 질소병 교체 | |
탭체인저 | 절연유 | - 3년에 1회 | -절연파괴전압, 산가, 수분함 유량 | 여과, 교체 |
전환개폐기 | - 3만회 또는 3년에 1회 | -접촉자 접촉 상태 -절연부의 방전 흔적 -조임부의 이완 | 부분 교체, 제작자와 함께 점검 | |
탭선택기 | - 15만회 | |||
구동장치 | -상시 | -동작상태 및 단자조임 -소음발생 정도 -수분 침입여부 | 부분 교체 세척, 재도 포 및 주유 | |
-3년에 1회 | -구리스 및 기어오일 | |||
붓싱 | -3년에 1회 | -단자조임 상태 -균열, 오손 상태 | 재조임,청소 | |
기타 부속품 | -3년에 1회 | -각종 계기 및 계전기 | 오,부동작시 |
(42) 절연 저항 측정
가. 절연저항이란?
◆ 절연저항Ri [MΩ] (5.1)
절연물에 직류 전압을 인가하면 전류계에는 절연물 내부를 통하여 흐르는 I1과 절연물의 표면을 통하여 흐르는 I2의 합 I가 흐르게 된다. I1은 절연물 자체의 전기적 특성에 의해 결정되며, I2 는 절연물 표면의 수분과 기타 도전성 부착물의 영향을 받는다. 에서 R2를 표면 절연 저항이라고 한다. 직류 전압을 인가시 절연물 내부의 전류변화는 [그림 5-2]와 같이 변화한다.
Ic는 절연물의 유전율과 형상에 따라 결정되는 전극 A B간 정전용량에 의한 충전 전류이며 극히 짧은 시간내에 0이 된다. Ia는 특유의 성질(절연 저항과는 무관함)에 따라 흐르는 것으로 비교적 장시간(수분에서 수시간) 경과 후 0이 되며, 흡수전류라고도 한다. Ig 는 절연물 내부의 저항에 의해 결정되는 내부통과 영구전류로서 에 의해 구해진다.
따라서 직류 영구 전류란 를 칭함이며,
절연 저항 Ri = 가 되며, 표면 절연 저항과 체적 절연 저항의 병렬 합성값이다. 절연 저항의 측정시 충전 전류 Ic의 영향을 최소화하기 위하여 직류를 사용하며, 흡수전류 Ia가 아주 작아진 후 전류계의 지시(또는 절연 저항계의 지시)를 읽어야 됨을 알 수 있다.
절연물의 체적 절연 저항과 표면 절연 저항의 측정은 다음 [그림 5-3]에서와 같은 방법으로 측정한다. (a)에서 전류계에는 절연물 내부 통과 전류 Ig가 흐르고, (b)에서 전류계에는 절연물 표면 통과 전류 I2가 흐르므로 각각의 저항값을 측정할 수 있다.
(43) 절연 파괴전압 시험
날씨가 맑고 습도가 높지 않은 날을 택하여 변압기 본체 하부에서 시료를 채취한다.
또한 OLTC와 콘서베이터가 있는 경우 필요에 따라 별도로 채취하여 시험하기도 한다. 시료의 온도는 15～35℃로 한다.
o 절연파괴전압 시험은 시험 대상의 변압기에서 2개의 시료를 채취하여 5회씩 총 10회 를 측정하며, 각기의 첫회의 값을 버린 8회의 평균치를 구한다.
o 채취 용기를 아세톤으로 세척 후 건조한 다음 동일한 절연유로 채취용기를 세척한다. 절연유를 대기에 노출시키지 않고 2리터 정도 채취한다.
o 용기는 녹이나 납이 포함되지 않는 재질의 것을 사용하며, 뚜껑으로 고무를 사용하지 않는다.
o 채취한 절연유로 시험 용기를 세척 후 기포가 발생하지 않도록 서서히 용기의 상부 적색 눈금까지 채운다(유면이 전극 상단에서 20㎜ 이상이 되도록). 시험 용기는 직경 12.5㎜의 구상 전극을 가진 마이크로 게이지로 전극간 간격이 2.5㎜가 되도록 조정한 다. 용기를 시험기의 단자에 올려 놓은 다음 볼트를 조여 고정시킨다.
o 시험기는 잔류전하의 제거를 위하여 반드시 접지를 하여야 하며, 시험기의 단자에는 높은 전압이 유기되므로 안전에 유의하여야 한다.
o 절연유를 채운 다음 약 3분정도 방치하여 시험 용기 속의 기포가 없어진 후 초당 3kV 의 비율로 전압을 상승시킨다. 순간적인 부분방전은 절연파괴로 인정하지 않고 시험 기의 브레이커가 차단되었을 때의 전압을 절연파괴전압으로 간주한다.
o 최초의 절연파괴 후 약 1분간 방치하여, 유중에 발생한 기포가 없어진 후에 다음 절 연파괴시험을 행한다. 이때 전극면에 부착된 탄화물을 제거하기 위하여 기포가 생기 지 않을 정도로 시료를 저어 섞어도 된다.
o 시료의 교환시 시료로 충분히 시험 용기와 전극을 닦아 탄화물을 제거하여야 한다.
o 동일 시료를 2회 시험시 시험결과의 차가 10kV를 초과하지 않아야 한다.
절연유 절연파괴전압 관리기준은 “변압기 절연유 관리기준”을 참고한다.
(44) 전산가 측정
절연유와 공기 또는 수분이 접촉하면 산소와의 반응에 의하여 열화하여 상당랑의 유기산 을 생성하며 이에 접촉하는 금속과의 반응에 의해 금속성Soap 또는 다른 형태의 슬러지를 형성하여 직․간접으로 절연유의 특성을 저하시킨다.
일반적으로 산화물이 생성되면 산가가 증가한다. 또한, 산의 증가는 절연유 중에 Colloid 성분을 증가시켜 유중의 수분, 미세입자 등을 떠오르게 하여 권선을 단락시키거나 절연을 저하시키는 위험을 초래한다. 더욱 산화하여 산가가 0.2 이상이 되면 슬러지를 생성하여 권선의 열전달을 방해하므로 변압기 온도 상승의 원인이 되며 절연성능에 좋지 않은 영향 을 미치게 된다.
절연유의 전산가는 절연유 1[g]중에 포함되는 전 산성성분을 중화하는 데 필요한 수산 화칼륨(KOH)의 [mg] 수로 나타낸다.
전산가는 유 중에 흡수되는 산소량과 비례한다고 알려져 있으며 개략 1500㎖/ℓ의 산소 흡수는 전산가 0.4(㎎)의 증가를 가져온다.
전산가의 측정은 다음과 같이 행한다.
o 시료용기를 잘 세척 후 절연유를 변압기의 하부 채취변에서 20～30 [cc] 정도
채취한다.
o 채취한 절연유 5 [cc]를 측정 시험관에 넣는다.(만약 절연유의 온도가 높다면 절연유의 온도가 10～30℃를 나타낼때까지 밀봉하여 냉각한 후 시험한다.)
o 동일한 시험관에 같은 양의 추출액을 넣어 1분에 약 130회 정도의 비유로 시험관을
흔들어, 절연유와 추출액이 분리될때까지 2～3분 방치한다.
o 주사관에 중화액을 규정량 넣고 시험관에 중화액을 한 눈금씩 주입하여 섞어, 청색
또는 청녹색의 내용액이 적갈색 또는 적자색으로 변화할 때의 중화액의 주입량을 주사 관의 눈금에서 읽어 변색 범위를 안 다음,
o 다른 또 하나의 시료를 동일한 방법으로 측정하여 정확한 변색점을 구한다. 두 번째 측정으로 얻어진 값이 절연유의 전산가를 나타낸다.
절연유의 전산가 관리기준은 “변압기 절연유 관리기준”을 참고한다.(신유의 전산가 는 0.02이하이어야 한다.)
(45)수분 측정
절연유의 수분은 절연내력 저하와 밀접한 관계가 있으며, 변압기의 고압측 전압에 따라 그 함유량이 제한된다. 절연유의 수분 측정은 칼피셔 시약을 이용한 수분측정기로 행하게 된다. 절연유 속의 수분은 절연성능에 직접 영향을 주는 동시에 절연유의 열화나 금속의 부식을 촉진한다. 절연유 속의 수분은 대기중의 수분에서와도 통상 동시에 사용되는 절연재료에서도 혼입된다. 광유계 절연유인 경우 유중 수분과 공기중의 상대습도와는 [그림 5-17]과 같은 관계가 있다.
알킬 벤젠의 흡습성은 광유계 절연유의 약 2배, 실리콘유의 흡습성은 광유계 절연유의 약 3배가 된다. 유중 수분의 측정은 주로 칼 핏셔 방법에 의하여 행한다. 1종 4호와 7종 4호에 대해 탱크차인 경우 30ppm 이하,드럼의 경우 40ppm 이하로 규정되고, 6종은 60ppm 이하로 규정하고 있다.
변압기 절연유 수분관리기준은 “변압기 절연유 관리기준”을 참고한다.
(46) 유전정접(tanδ) 시험
오염물질의 함유량 또는 절연유 자체의 열화도에 관계되며 절연재료에 교류전압을
인가시 발생한 전력손실 즉 유전손은 그 재료의 유전정접과 비유전율의 적에 비례한다.
○ 시험방법
규정된 전극을 벤젠 등의 용제에 씻고 다시 시료로 씻은 다음 새료운 시료를 넣고, 전 극간에 1000V, 60Hz의 교류전압을 인가하여 교류브리지법에 의해 측정한다. 이때 시험 온도는 50±1℃를 유지한다.
○ 판정기준
․양 호 : 1.25% 미만
․요주의 : 1.25～5.0%
․불 량 : 5.0% 이상
(47)유중가스분석
66kV급 이상의 대용량 변압기의 열화 측정에 사용되는 방법으로 운전중인 변압기 Tank 하부의 드레인 밸브에서 채취한 유를 분석하여 변압기 내부의 이상부위에서 생성되는 열 분해 가스의 종류와 양을 측정하는 방법이다.
(48) 유중가스분석이란?
유입기기 내부에서의 이상현상은 절연파괴현상이나 국부과열과 같이 발열이 수반된다. 이 발열원에 접촉한 절연유, 절연지, 프레스보드, 베크라이트 등의 절연재료는 그 열에 영향을 받아 분해, 반응하여 수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 탄화수소계열의 가스 등을 발생시킨다. 이 발생된 가스의 대부분은 절연유 중에 용해하므로, 변압기에서 채취한 절 연유 중의 가스를 추출, 분석하고 그 가스의 양 및 조성에서 변압기의 내부이상의 유무 및 그 정도를 추정할 수 있다. 유중가스분석은 변압기를 정지하지 않고, 극히 미소한 고 장까지 조기에 감지할 수 있으므로 현재 가장 널리 보급된 진단기술이라 할 수 있다.
(49) 유중가스분석에 의한 보수관리
(1) 채유와 추출
변압기 하부의 드레인 밸브에서 채유하되, 가능한 한 공기와 접촉하지 않도록 하여 밀폐된 용기내에 오버플로우하여 채유한다.
추출가스를 가능한 한 많이 균일하게 분석기에 보내기 위하여 토리첼리, 튜브라 펌프 등의 방식이 사용된다.
(50) 분석방법과 분석가스의 종류
저급 C1～C4 의 탄화수소류 탄화수소 가스나 무기 가스의 정량 분석 방법에는 자외선, 적외선, 분광분석, 질량분석, 가스 크로마토그래피분석 등이 있지만 성능, 조작 편리 의 면에서 일반적으로 가스 크로마토그래피에 의한 분석법이 이용되어지고 있다.
(51)분석방법
공기와의 접촉이 가능한 최소화되게 채유된 변압기유를 토리첼리방식 또는 튜브라 펌프 방식으로 진공속에 도입하면 유중 가스가 추출된다. 추출된 충진제(대부분 Molecular-Sieve A5가 사용된다. 분석하고자 하는 가스의 종류에 따라 이 충진제가 변 화한다.)가 충진된 컬럼속으로 Carrier 가스(헬륨 등과 같은 불활성 가스)와 함께 통과 시켜 검출기(열전도형)에서 검출된 가스의 농도를 ppm단위로 측정한다.
(52) 분석가스
수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 에탄, 에칠렌, 아세틸렌, 산소, 질소 등 대부분 9종 류의 가스량을 측정하는 것이 일반적이다.
○ 유량과 유중가스량과의 비율로 표시하는 방법
- ㎖/100㎖ Oil을 단위로 표시
- VOL%를 단위로 표시
- ppm(VOL)을 단위로 표시
※ 0.0001 ㎖/100㎖ Oil = 0.0001 VOL% = 1ppm(VOL)
- 유중가스량의 표시는 유와 유중가스의 체적비율로 표시단위는 PPM(VOL)을 사용하고 통상 PPM으로 표시한다.
- Trace(t) : 가스의 존재가 검출되고, 최소 표시 이하의 경우
- ND(Not Detect)(n) : 가스가 검출되지 않는 경우
- 가연성가스(TCG) : 산소, 질소, 이산화탄소를 제외한 연소가 가능한 가스
○ 정기분석 ; 1년에 1회 실시
○ 추적조사분석 : 이상, 요주의 판정설비의 고장진행 상태를 파악하기 위해
지정한 기간에 따라 실시
○ 초기분석 : 신설, 이설설비의 제작 및 설치상 결함 조기발견과 초기값 설정과
정밀점검 및 진공여과 변압기의 결함을 조기발견과 초기값 설정을 위함
- 신설, 이설설비 : 가압 후 1개월 후 분석 의뢰
- 점검, 여과설비 ; 가압 후 1주일 후 분석 의뢰
○ 임시분석 : 보호기기 동작시나 과전류 또는 이상 징후가 있을 때 실시
(53)분석과 판정
(1) 분석기준
구 분 | 정 상 | 요주의 | 이 상 | 위 험 |
분석기준 | 1회 / 1년 | 1회 / 3개월 | 1회 / 1개월 | 수 시 |
(54) 분석대상 기기
변전설비의 모든 유입기기 : 변압기, 분로리액터, 단독CT, NGR 등
○ 정기분석 대상기기 : 변압기, 분로리액터
○필요시분석대상기기:정기분석 대상기기를 제외한 기기(단독CT, NGR 등)
(55) 분석대상 가스(9 종류)
O2 (산소), N2 (질소), H2 (수소), CH4 (메탄), C2H4 (에칠렌), C2H6 (에탄), C2H2 (아세칠렌), CO (일산화탄소), CO2 (이산화탄소)
(56) 가스분석의 특징
분석 시료인 절연유를 변압기의 채유변에서 간단히 채취할 수 있어서 변압기를 정지할 필요없이 미소한 이상까지도 조기에 검지할 수 있으므로 운전중인 변압기의 고장예방 목적의 예방정비 자료로 널리 채택됨으로써,
○ 변압기의 심각한 손상 예방 및 예비용 변압기 보유량 축소
○ 수리비용 절감 및 보호계전기 결함 수리 보완
○ 전력공급 신뢰성 향상에 기여
(57)시료 채유
(1) 시료 채유 방법
각 사업소별 분석대상 기기에 대해 절연유를 변압기 하부의 배유변에서 접속기구를
붙이고, 다음사항에 유의하여 채취용기에 채유 한다.
○ 시료 채유부의 불순물을 제거한다.
○ 기포가 발생되지 않도록 서서히 유(油)를 유출시킨다.
○ 배유관중에 남아있는 유(油)가 대표시료로 채유되지 않도록 충분히 배유시킨 후
채유한다.
○ 채유 용기내에 공기가 잔존하지 않도록 충분히 Over-flow 시킨다.
○ 프렌지등 접속기구의 오염물이 시료에 들어가지 않도록 주의한다.
○ 산소와 시료로 추출된 절연유간의 반응이 지연될 수 있도록 가능한 시 료에 빛이
비치지 못하도록 차단한다.(『시료채취 방법별 채유방법』참조)
(58) 시료 채유 용기
○ 일반적 요구기능
채유 용기는 특별히 재료 형태등이 한정되어 있지는 않으나, 일반적으 로 시료
채유 용기로서 요구되는 기능은,
(가)유온의 저하에 따라 기포를 생성시키지 않을 것
(나)채유시에 공기가 남지 않을 것
(다)유중 GAS가 용기벽을 투과하여 외부에 확산되지 않을 것
(라)용기가 투명하여 내부가 보일 것(고온처리된 용기)
(마)GAS 추출방법에 적합하고, 안전한 수송이 가능할 것
(바)가격이 저렴하고 확보가 쉬울 것
(59)가스분석과 판정
유중가스 분석은 변압기에서 시료를 채유, 시료유에서 가스 추출, 가스 크로마토그라 피에 의한 분석, 분석결과의 진단, 판정의 순서로 행한다.
특정성분(O2, N2 제외) 가스량과 총가연성가스(T.C.G)량에 의한 상태 판정
○ 정상 : 개별 가스 발생량이 기준치 이내이고, 가연성가스총량(T.C.G)이 1000ppm미만 (10MVA 이상)으로 경년열화에 의해 자연적으로 발생되는 상태
○ 요주의 : 가스분석 결과 변압기 내부에 이상의 의심이 있는 것으로 판정되는 경우 추적조사가 요구됨.
절연유를 사용하는 변전기기 내부에서 절연열화 등의 이상현상으로 절연유가 열분해되고 이때 발생하는 수소가스 및 탄화수소계 가스의 가연성가스 총량이 1000ppm 이상이거나 각 가스 성분별 발생량이 각각의 기준치를 초과한 상태이다.
○ 이상 : 변압기 내부에 이상이 있는 경우이며 분석간격을 단축해서 추 적조사를 실시하여 변압기의 계속운전 가능여부등 종합적인 진단 필요.
○ 위험 : 이상 상태에서 가연성가스 총량(T.C.G) 및 경시 증가량이 급격히 증가하여 긴급한 조치(운전정지, 내부점검 등)를 요하는 경우
(60)판정기준 및 판정시 참고사항
▲ 절연유중 CO2를 제외한 가스관리 기준
구 분 | 요주의 (Caution) | 이 상 (Abnormal) | 위 험 (Danger) | 비 고 | ||
200KV 이하 | 345KV 이상 | 200KV 이하 | 345KV 이상 | 200KV 이하 | 345KV 이상 | |
H2(수소) | 400～800 | 801～1,200 | - | ※ 절연유중 가스농도가 높은 경우 진공여과를 해도 일시적인 농도만 낮아질뿐 근본적인 가스발생 원인은 제거되지 않음 ☞ 지속적 추적관리를 통해 가스발생 원인분석후 보다 합리적인 조치필요 | ||
CO (일산화탄소) | 400～700 | 350～600 | 701～1000 | 601～800 | - | |
C2H2 (아세틸렌) | 25～80 | 20～60 | 81～100 | 61～80 | 150이상 | 120이상 |
CH4(메탄) | 250～750 | 751～1,000 | - | |||
C2H4 (에틸렌) | 300～750 | 751～1,000 | - | |||
C2H6(에탄) | 250～750 | 751～1,000 | - | |||
CO2 (이산화탄소) | 별도관리 | 별도관리 | - | |||
T.C.G (가연성가스총량) | 1,000～2,500 | 2,501～4,000 | 4,000 초과 | |||
T.C.G 증가량 | 정상상태에서 200/월 이상 | 요주의상태에서 200/월 이상 | 이상상태에서 300/월 이상 | |||
조 치 사 항 | 추적조사실시 (3개월 1회) | 추적조사실시 (1개월 1회) | 운전 정지후 내부점검실시 | |||
신설 변압기 초기치 관리 | 신설변압기(운전개시 1-4개월) “요주의”판정은 상기 운전중인 변압기의 요주의 관리기준치의 50%를 초과하는 경우에 적용하며, 1개월 주기로 추적조사를 실시하여 내부정밀점검 및 교체여부 등을 제작사측과 협의하여 결정한다. |
(61) CO2가스 관리기준
○ 위험, 이상 등은 시료채취 및 분석시 취급상 오차요인이 있으므로 3회 이 상 실시
비교해야 한다.
○ 상기 판정기준은 이상 유무의 판정에 이용하는 것이며 이상내용의 판정은 별도의
방법에 의한다.
○ 기타 판정 및 진단에는 기기규격, 경력, 운전상황등을 고려해야 한다.
CO2가스 (ppm) | 판 정 | 조 치 사 항 | 비 고 |
5,000 미만 | ○ 조치사항 없음 | * CO2 가스 분석결과는 변압기내부 이상상태 진단보다는 절연재의 열화정도 판정 목적에 활용됨 | |
5,000 ～ 7,000 | 정 상 (Normal) | ○ 변압기 관리방법 변경 - 절연유 유온을 낮춤 (냉각장치 추가기동) - 절연유 절연파괴전압 측정 : 반기 1회 - 절연유 함유수분 분석 : 반기 1회(가스분 석시 병행) | |
7,000 초과 | 요주의 (Caution) | ○ 변압기 절연재 열화도 진단 - 절연유 : CO2, CO Gas 및 Furfural 분석 - 절연지 : 인장강도 및 평균중합도 분석 |
○ 절연유의 인화점이 130℃ 이하인 것은 위험한 경우가 있으므로 주의 요함
(62)절연유 열화관련 관리기준
변압기 절연유 열화관련 관리항목은 수분, 절연파괴전압, 부피저항률, 전산값으로 관리 하고, 이를 변압기 운전 개시전과 운전중으로 구분하여 관리기준을 마련하고 제작사
품질시험, 시험기관(전력연구원 등) 및 사업소 등의 분석결과에 대한 판정기준으로
삼는다.
전압(KV) 항 목 | 66KV 이하 | 154-200KV | 345KV 이상 | Tap changer | 비 고 |
수 분 (ppm) | 30 이하 | 30 이하 | 20 이하 | 30 이하 | * 품질평가 시험 입회시 확인하거나 자체 또는 전력연구원에 분석 의뢰하여 결과가 기준에 부합되는 경우 운전개시 |
절연파괴전압 (KV) | 40 이상 | 50 이상 | 50 이상 | 40 이상 | |
부피저항율 (Ω․Cm80℃) | 5×1012 이상 | 1×1013 이상 | 1×1013 이상 | 5×1012 이상 | |
전산값 (mg KOH/g) | 0.02 이하 | 0.02 이하 | 0.02 이하 | 0.02 이하 |
▲ 변압기 운전개시 전
전 | 압 | 66KV 이하 | 154～200KV | 345KV 이상 | 비 고 |
항 목 | 판 정 | ||||
수 분 (ppm) | 정 상 | 50 미만 | 40 미만 | 30 미만 | * 분석주기 ○ 정상 : 3년1회 또는 예방점검전 ○ 요주의 △ 66이하 : 1년 1회 △ 154이상 - 절연파괴전압 : 6개월 1회 - 수 분, 전산값 : 1년 1회 ○ 이 상 - 정밀분석에 의한 종합적인 품질평가 - 분석결과에 따른 조치 |
요주의 | 50～60 | 40～50 | 30～40 | ||
이 상 | 60 초과 | 50 초과 | 40 초과 | ||
절연파괴전압 (KV) | 정 상 | 30 초과 | 40 초과 | 50 초과 | |
요주의 | - | 30～40 | 40～50 | ||
이 상 | 30 미만 | 30 미만 | 40 미만 | ||
전산값 (mg KOH/g) | 정 상 | 0.20 이하 | 0.10 이하 | ||
요주의 | 0.21～0.40 | 0.11～0.30 | |||
이 상 | 0.41 이상 | 0.31 이상 | |||
Tap changer | 정 상 | 절연파괴 전압 20kV 이상 | * 절연유 교체시기 - 여과장치 있는 경우 : 2년 1회 또는 동작횟수 30,000회 - 여과장치 없는 경우 : 동작횟 수15,000회 | ||
이 상 | 절연파괴 전압 20kV 미만 (절연유 교체) |
▲변압기운전중
(63)진단방법
이상가스 분석결과에서 이상의 종류(Arc방전, 부분방전, 과열), 이상개소 및 정도, 긴 급성을 판단하는 경우 다음과 같은 몇가지 방법을 병용하여 진단한다.
(1) 가스 Pattern에 의한 방법
횡축에는 가연성 가스를 H2, CH4, C2H6, C2H4, C2H2 로 나열하고 종축에 가연성가스 중 에서 최대치를 1로 하여, 다른 가스의 조성비를 도시한다. 이때 최대 가스의 종류에 따라 H2 주도형, C2H4 (CH4) 주도형, C2H2 주도형으로 분류한다.
이 방법의 특징은 현상을 감각적으로 이해하는데 용이하고 이상현상의 내용변화를 관찰 할 수 있으며 과거의 고장 예와 비교에 도움이 된다.(『가스 Pattern법에 의한 진단』 참조)
(2) 가스 조성비에 의한 방법
특정성분 가스의 조성비를 구하여 이상현상의 내용을 판단하는 것으로 몇 가지 방법 이 제시되어 있으나, 가장 보편적인 방법은 I.E.C 방법이다.(『개량 IEC법 CODE에
의한 진단』참조)
(3) 특정가스에 의한 방법
○ 아세칠렌 (C2H2)에 의한 진단
절연유의 열분해에 의해서 발생하는 가스중에서 C2H2는 이상현상을 구분하는데 편리 한 가스로 고온 열분해(유중 아크)시 다량 발생, 접촉불량 등의 과열시에 소량 발생 되며 아세칠렌(C2H2)의 발생은 아크에 의한 발생, 국부 방전에 의한 발생, 국부 과열 에 의한 발생으로 구분된다.
○ CO (일산화탄소), CO2 (이산화탄소)에 의한 진단
절연유등 고체 절연물의 과열시 특정한 가스는 CO, CO2 이다. CO2 는 경년열화에 의 해서도 발생되기 때문에 적중율이 낮고, CO에 의한 진단이 적절하다.
CO가 300ppm 이상 검출시 절연지, 베이크라이트 등의 고체 절연물의 소손 가능성이 크 다. 100ppm 이하이면 고체절연물 소손 가능성이 적다.
(64)이상 유형 및 가스종류별 가스발생 현상
(1) 이상유형별 주발생 가스
이 상 유 형 | 주 발 생 가 스 | 비 고 | |
절연유 과열 | 저온(300℃ 이하) | 에탄, 메탄, 에칠렌 | 주발생가스 나열 순서 ☞ 발생가스 량순 |
중온(300 - 700℃) | 메탄, 에칠렌, 에탄 | ||
고온(700℃ 이상) | 에칠렌, 메탄, 에탄 | ||
고체절연물의 과열 (200℃ 이상) | 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄 | ||
절연유중 아크 (1000℃ 이상) | 아세칠렌, 수소, 에칠렌, 메탄 | ||
절연유중 코로나 (1000℃ 이상) | 수소,아세칠렌, 에칠렌, 메탄 | ||
절연물, 절연유의 열화 | 이산화탄소, 일산화탄소 |
(2) 가스 종류별 이상발생 현상
구 분 | 이상종류 | 이상현상 | 이상발생 |
H2 (수소) | - 유중 Corona분해 - 고체절연물 Arc 분해 | - Corona 방전 (순환전류에 의 한Arc 발생) - Arc 방전 | - 권선의 층간단락 - 권선의 용단 - TAP 절환기 접점 의 Arc 발생 |
CH4(메탄) C2H4 (에칠렌) | - 절연유의 열분해 | 순환전류 및 접촉불량, 누설전류에 의한 과열 | - 체부부위 이완 - 절환기 접점의 접촉 불량, 절연불량 |
C2H2 (아세칠렌) | - 유중 Arc 분해 - 고체절연물 Arc 분해 | Arc 방전 | - 권선의 층간단락 - Tap 절환기 섬락 |
CO (일산화탄소) | - 고체 절연물 열분해, 경년열화 | 과 열 소 손 | - 절연지 소손 - 베이크라이트 소손 |
CO2 (이산화탄소 | - 고체 절연물 열분해, 경년열화 | 과 열 | - 절연내압 불량 - 절연물,절연유 열화 |
(65) 가스분석결과 상태진단에 영향을 미치는 요인
(가) 고장수리후의 가연성가스 용출
변압기 내부의 고장수리후는 보통 탈기주유(脫氣注油) 하는 것이 일반적이나 운전
재개 후에 코일이나 철심등에서 고장수리전의 이상시 발생가스가 용출하여 유중에
가연성가스가 일시적으로 증가하는 경우가 있다.
○ 일반적 가연성가스량의 잔존율은 10 ～ 30%
- 잔존율 = 처리후의 유중가연성 가스량 / 처리전의 가연성 가스량
○ 가연성가스량이 거의 일정하게 되기까지 필요한 시간 : 1 ～ 3개월 정도
○ 아세칠렌은 수리 후 탈기 순환하여도 잘 제거되지 않아 40% 정도의 잔 존율을
나타내기도 함
(나) 절연지에서의 가스 흡착
변압기에는 절연지가 다량 사용되고 있고 유중가스는 절연지에 흡착되어 있는 가스와 온도의 관계에 따라 평형관계를 유지하고 있다. 실측 예에 의하면 운전중 인 변압기 의 유중 가스량은 시료채취 및 분석시의 유온에 따라 용해도 차이가 있어, 가스농도에 영향을 미치기 때문에 유중가스 분석자료 해석시 참고 한다.
(다) 유열화방지 장치와 가스량
변압기 유열화 방지장치에는 개방형, 질소봉입형 및 격막형 등이 있으나, 장치에 따 라 내부 이상시 발생가스는 거의 차이가 없는 것으로 간주한다. 다만, 개방형의 경 우 경년적으로 발생하는 CO 및 CO2는 유면상이나 변압기 외부로 방출되는 가스량을 고려할 필요가 있다.
차. 분석자료 활용
설비상태 진단 및 점검자료로 활용한다.
○ 이상 변압기 내부점검 참고사항
- 가연성 가스 총량(T.C.G)의 경시 증가량이 300ppm/월 이상 급격히 증가하는 변압기 의 내부점검을 최우선한다
- 보호기기가 동작한 경우
가스 감지기(Gas detector), 부흐홀츠 계전기(B. H Relay) 등 보호기기가 동작 하는 경우에 가스분석을 하여 경보기 동작원인을 조사하고 내부이상이 확실히 우려되는 경 우 내부점검을 실시하며 내부 이상이 불확실한 경우 계속 가스분석을 실시하여 변압 기의 이상 유무를 확인함.
- 제작 및 운전중 변압기의 내부결함(유격실 누유 등)에 의하여 H2 나 C2H2의 가스량 비율이 높은 경우 연차적 보수가 요망됨.
○ 노후,불량설비 대체계획 수립 참고자료로 활용한다.
(66)절연유 열화센서에 의한 누설전류 측정(잠정)
절연유가 열화되면 절연유 속에 많은 도전성 미소입자들이 발생된다. 열화생성된 유불용성 물질(수분, Free Carbon 및 도전성 불순물)이 유중에 설치된 센서에 흡착되어 센서의 기공속에 축적되며, 기공속에 축적된 불순물이 지닌 전기적인 도전성으로 인하여 센서 양단에 일정 전압을 인가하면 누설전류가 흐르게 된다. 절연유의 온도변화와 열화정도에 따른 센서 양단간 저항의 누적치를 누설전류로 나타나게 하여 절연유의 양부를 측정하는 방법이다. 이와 유사한 것으로 변압기 상시유중가스분석기가 있으며, 이는 센서를 절연유 순환통로 또는 배유변에 부착하여 변압기 내부이상으로 발생된 가스를 분석하는 것으로써 절연유 열화센서에 의한 누설전류 측정과는 이론적인 배경이 상이하다고 할 수 있다.
센서로서는 다공성 세라믹을 사용하며 기공의 크기는 100～150㎛이며, 측정시 센서 양단에 인가되는 전압은 DC 2,000V이고, 센서의 크기는 외경 78mm, 두께 9mm 이다.
(5.5)
○ 판정기준(잠정)
․양 호 : 센서 누설전류 2(㎂) 이하
․요주의 : 센서 누설전류 2～5(㎂)
․불 량 : 센서 누설전류 5(㎂) 이상
(67) 변압기 고장처리
고장의 종류 | 고장의 원인 | 현상 | 동작 계전기 | |
권선, 리드 | 절 연 파 괴 | 절연열화, 과부하에 의한 절연물 열열화, 이상전압침입, 전자기계력에 의한 절연물 손상, 부분방전에 의한 절연물 손상 | 가스 및 유분출, 이음발생, 국부적 발열 | 기계적 보호장치, 전기적 계전기 |
단 선 | 단․지락시 전자기계력에 의한 단선, 과부하에 의한 용단, 진동과 충격에 의한 피로 단선 | |||
철심 | 층간 단락 | 층간 절연물 열화, 절연처리 불량 | 진동 및 이음 국부적 발열 | |
접지불량 | 조임 풀림, 진동, 충격에 의한 접지불량 | |||
국부단락 | 철심체부볼트 절연열화, 국부적 폐회로 발생 | |||
음향과대 | 조임 이완 | |||
전 압 조 정 기 | 탄화물 | 접촉압력 부족과 접촉면 불량에 의한 아크, 과전류, 조임 이완 | 국부적 발열, 이음, 가스발생 | 프로텍티브 계전기 |
과열 | “ |
(68) 변압기 철거
변압기의 철거 작업 시에는 다음과 같은 사항을 파악하여야 한다.
- 철거 작업에 관련되는 탱크 개방에 적절한 기상
- 절연유 펌프의 용량
- 절연유 보관 방법의 결정(드럼, 탱크, OT 백)
- 변압기 인양 방법의 결정과 운반 방법
- 본체 맨홀 개방전 압력감소작업 실시
- 질소가스배기시 건조공기를 채우면서 행하는가?
- 지상작업감시자의 배치
- 절연유 배유시간, 붓싱 철거시간, 방열기 철거시간
- 본체 방열기밸브 잠금과 방열기 처리
- 각종 명판의 볼트 조임
- 주요 부품의 포장상태(방호, 방습)
- 본체 내 질소가스 주입 : 0.1㎏/㎠
- 본체 가스 누기 여부를 조사한다.
(68)변압기 공장 상차 및 운송
◆ 운송 전
- 변압기 운송 중 내부 질소 가스의 손실을 보충하기 위한 가스압력조절기가
부착되어 있는가를 확인한다.
- 변압기 본체는 약 25℃에서 0.14㎏/㎠(2PSI)의 압력으로 질소 가스를 충진 하여야
하므로 본체의 압력 치를 점검, 기록한다.
- 충격기록계를 변압기 본체에 부착하고, 기록지를 날인후 봉인한다.
- 크레인으로 변압기 본체를 들 때는 외형도에 표시된 인양고리를 정확히사용하는가
확인한다.(잭킹패드에 크레인을 걸어서 이동하지 말 것)
- 밧줄의 묶음(lashing) 상태를 확인한다.
- 부품의 상차 및 이상 유무를 확인한다.
- 호송차량의 상태와 Supervisor의 배치 유무를 확인한다.
◆ 운송
- 육로 운송시 변압기 본체에 충격을 주지 않기 위하여 운송차량의 표준 운송속도를
준수하여야 한다
․포장도로 : 40㎞/h 이하(고속도로 70㎞/h 이하)
․불완전 포장도로 : 20㎞/h 이하
․비포장도로 : 10㎞/h 이하
- 운송중 변압기의 기울어진 각도는 10°이하가 되도록 한다.
(69) 변압기 현장 하차 및 본체 정치
◆ 하차
- 변압기 운송 도중 손상의 흔적이 있는가를 확인하고, 하차 작업 시에 충격을 받지
않도록 주의한다.
- 변압기의 이동 및 들기 위한 장비의 준비는 변압기 무게를 충분히 고려하여
선정한다.
- 본체의 질소 가스 압력이 약 25℃에서 0.1㎏/㎠ 이하로 저하하였는가 확인한다.
- 변압기의 인양 및 잭킹은 적절한 인양러그 및 잭킹패드를 사용하는가 확인 한다.
◆ 본체 정치
- 변압기 본체의 정위치 정치 여부를 확인한다.
- 변압기의 수평 유지 상태를 확인한다.
- 충격기록계의 봉인 이상 유무를 확인하고, 충격기록계 기록치가 기준값 이하로 유지
되었는가 확인하여 기록지 원본을 회수 보관한다.
․가로방향(X축) : 1G
․세로방향(Y축) : 2G
․수직방향(Z축) : 1G
- 모든 부속품은 포장목록과 대조하여 부족 분의 유무를 조사하고, 운송 도중 손상의
흔적이 있는가를 확인한다.
- 부속품 보관 장소는 부속품이 손상되거나 변형되지 않도록 방수, 방습 및 직사광선에 노출을 가능한 한 피할 수 있는 곳으로 선정한다. 특히 붓싱은 상부를 적어도 7°이상 세워서 보관한다.
(70)변압기 설치 준비
- 변압기 내부작업을 위해 날씨가 적절한가?
․습도 80% 이하의 맑은 날씨
- 변압기 조립을 위해 필요한 공구들이 준비되었는가 확인한다.
- 건조공기 발생장치는 준비되었는가?
- 진공펌프 및 절연유 여과장치는 적정한가?
․진공펌프 용량 : 150CFM 이상
․진공능력 : 0.2Torr 이하(1Torr = 1/760 mmHg)
․여과장치 주유속도 : 345kV급은 10,000ℓ/h 이상
(154kV급은 6,000ℓ/h 이상)
- 소내전원의 전압 및 용량을 확인한다.
- 설치공간 및 차량진입 가능 여부를 확인한다.
- 작업자의 복장을 확인하고 규정된 작업복을 착용하였는가 확인한다.
- 작업자의 공기구 관리를 확인한다.
- 조립부품의 청결상태(습기, 먼지)를 확인한다. 습기, 먼지 등 이물질이 침투시 필히 뜨거운 절연유로 세척한다.
- 설치도면을 확인한다.
(71) 변압기조립
◆ 첫 절연유 주유(철심과 권선 상부까지 절연유를 주입한다.)
- 진공작업
․진공펌프를 변압기 본체 상부 밸브 또는 본체와 컨서베이터 사이의 연결 파이프
프렌지에 연결하고, 탱크내부 압력이 10Torr에 도달할 때까지 진공을 유지한다.
․진공펌프 및 연결에 사용하는 호스는 절연유나 습기가 들어 있지 않아야 하며,
펌프내부나 진공호스속에 습기나 불순물이 들어 있으면 완전히 건조시키거나 교체
한다.
․변압기 본체와 전압조정기 유격실에 동시에 진공이 걸리도록 한다.
․진공기에 이상이 있는가 확인하고, 호스는 잘 연결되어 있으며, 연결부분 에 공기
의 누설이 없는가 확인한다.
․절연유 주입 설비 및 진공펌프는 접지가 되었는가 확인한다.
- 절연유 절연강도 시험
․본체에 절연유 주입전 드럼 또는 유조차 탱크에 저장되어 있는 절연유의 시료를
채취하여 절연강도 시험을 행한 후 절연강도가 50kV/2.5mm 이상 일 때 주유를
시행한다.
․시료 채취시 이물질에 의한 오염을 방지하고, 시료 용기를 시험하고자 하는
절연유로 세척한 후 채취한다.
- 절연유 주유
․본체의 배유밸브에 연결된 절연유정화기를 통하여 유면이 중신의 상부를 덮을 때
까지(탱크 상판 아래 25cm 정도) 절연유를 채운다.
․절연유 주입은 6,000ℓ/h 이하가 되도록 한다.
․절연유가 통과하는 파이프나 장비들은 항상 깨끗하게 취급한다.
(72) 컨서베이터 조립
- 컨서베이터를 설치하기 위하여 본체 운송용 커버를 개방할 경우 변압기를 외부 습기 로부터 보호되도록 한다.
- 유입 컨서베이터는 외형도 상에 시방된 정확한 높이에서 설치하도록 한 다. 너무
높게 설치되면 탱크 속에 압력이 증가하고, 너무 낮게 설치되면 단일형 붓싱들이
절연유에 완전히 잠기지 않을 수 있다.
- 전압조정기용 컨서베이터를 먼저 조립하고 본체용 컨서베이터를 조립한다.
- 컨서베이터는 조립 전에 상부에 있는 핸드홀 뚜껑을 열어서 유면계가 정상으로
동작하는가 확인한다.
- 유면계가 설치되지 않고 별도로 운송된 경우에는 사양서에 명시된 위치에 부착하고 다음 사항을 점검한다.
․유면계 부표는 수동조작에 의해 지침이 상하로 움직이는가 점검한다.
․단자에 테스터를 연결하여 경보접점이 조작되는가 확인한다.
- 컨서베이터 조립시 부흐홀쯔계전기 및 본체와의 배관조립작업을 동시에 시행한다.
- 부흐홀쯔계전기는 변압기 위에 설치하기 전에 컨서베이터에 먼저 부착하고 운송중
손상을 방지하기 위한 누름패드나 완충제 등을 제거한다.
- 지지대 위에 컨서베이터를 취부할 때는 인양고리에 와이어를 사용하여 끌어올리고, 시방된 위치에서 견고하게 설치하는가를 확인한다.
(73) 냉각장치 설치
- 방열기
․방열기 설치시 습기, 이물질의 존재 여부를 확인하고, 응축을 방지하기 위하여
주위온도보다 낮은 온도에서는 방열기의 개방을 피한다. 이는 결로를 방지하기
위한 것이며 온도차가 3℃ 이상 낮으면 작업이 불가하다.
․방열기를 설치하기 전에 변압기의 내부압력이 0.1㎏/㎠ 이상인가 확인한다.
․방열기 조립 중에 변압기 내부압력이 파괴되면 질소가스나 건조공기로 충진하여
항상 일정 압력이 유지되도록 한다.
․방열기 조립 중에는 절대로 밸브를 열지 않도록 한다.
․방열판이 휘거나 파손되지 않도록 주의한다.
․각 방열기마다 적혀 있는 번호와 변압기 본체 프렌지 위에 적힌 위치번호가 일치
하는가 확인한다.
․방열기를 지면에서 인양할 때 다른 방열기를 손상하지 않도록 주의한다.
․운송시에 설치된 밸브의 블라인드 커버와 가스켓을 제거하고 방열기와조립되는
프렌지 표면을 청결하게 한 후, 모든 밀폐 표면에 접착제를 붙이고 새로운 가스켓
을 붙인다.
․크레인으로 방열기를 들어 올려서 손으로 방열기를 당기고, 방열기를 경사지게
하여, 방열기 내부의 잔여 성분을 제거한다.
․방열기 밸브와 방열기의 프렌지 표면을 일치시키고 너트를 조일 때 대각 선에 위치 한 볼트, 너트 순으로 조이는가 확인한다.
․방열기를 인양 혹인 취급시 도장의 손상이 없도록 하면 미소한 손상에도 충분히
재 도장하여 녹을 방지한다.
․방열기에의 주유는 하부밸브를 열고 변압기 본체에서 방열기로 기름이흐르도록
한 다음 상부밸브를 열어 순환시키는 과정에서 가스를 제거한다.
․방열기 밸브는 취급시 손상하지 않도록 주의한다.
․방열기 밸브의 조작은 밸브의 상부에 위치한 보호 캡을 제거하고, 지시된 방향으로 스패너를 이용하여 밸브 스탬(stem)을 돌린 후 캡을 붙인다.
- 냉각용 선픙기(fan)
․휀은 조립하기 전에 손으로 날개가 자유로이 회전하는가 조사한다.
․모터의 입력전압에 맞게 결선 되었는가 확인한다.
․방열기 바닥에 용접된 브라켓위에 진동하지 않도록 설치한다.
․외함에 있는 물기 제거용 작은 구멍의 위치를 적절히 조절하여 개방한다.
- 유순환펌프
․펌프가 분해되어 운송될 때 펌프의 상․하부는 블라인드 커버로 밀폐되 므로 설치
시에 블라인드 커버를 제거하고, 펌프를 뜨거운 절연유로 세척하여 제 위치에
조립한다.
․펌프의 내부에 습기와 이물질이 있는가 확인한다,
․프렌지에 접착제를 사용하여 가스켓을 붙인다.
․외함 위의 화살표가 절연유의 흐르는 방향을 지시하고 있는가 확인한다.
․유순환펌프용 밸브는 조립 작업 중에 절대로 개방되지 않도록 한다.
․변압기 및 펌프 라인에 절연유를 충진 후 펌프 외함의 공기를 배출한다.
- 유속계
․유속계를 설치하기 전에 유속계의 접점을 점검한다.
․유속이 정정치에 도달하면 지침이 “ON"을 지시하는가 확인한다.
(74) 붓싱 설치
- 붓싱의 포장을 해체할 경우 애관과 금구류 등의 손상에 주의한다.
- 붓싱의 애관부분의 흠, 누유, 파손 여부를 확인한다.
- 붓싱 조립 전에 표면의 먼지와 습기를 제거하고, 본체 내부에 들어가는 붓싱 하부는 뜨거운 절연유로 세척한다.
- 붓싱을 취급할 때에는 습기와 염분의 부착에 주의하여 맨손으로 붓싱을 만지지
않도록 한다.
- 변압기 내부압력상태가 대기압과 같은 상태가 아니면 변압기 또는 부착물의 덮개를 열어서는 안된다.
- 건조공기를 계속 주입하며 작업을 행한다.(건조공기 습도 20% 이하)
- 붓싱 인양시 인양 밧줄과 보조 밧줄을 이용하여 인양한다.
- 조립시에 붓싱의 유면계 방향이 본체의 외부로 향하는가 확인한다.
- 붓싱을 설치하기 전에 볼트, 너트를 준비하고 특히 이러한 부품들이 변압 기 본체
내부에 유입되지 않도록 주의한다.
- 붓싱을 설치할 때 새 가스켓을 이용한다.
- 작업중 공기구가 변압기 내부로 떨어지는 것을 방지하기 위해 작업자의 팔에 공기구 를 묶어 사용한다.
- 변압기에 올라 갈 때 설치된 파이프, 밸브 및 부착물은 하중을 지탱하기 어려우므로 반드시 받침틀을 이용하여야 한다.
- 붓싱 조립 직후에 반드시 접지를 시행한다.
(75) 내부 결선
- 변압기 내부의 질소가 제거되었는가 확인한다.
- 변압기 내부의 산소함유량이 최소 19.5% 이상이 되어야 내부작업을 시행한다.
- 건조공기를 계속 주입하며 작업을 행한다.(건조공기 습도 20% 이하)
- 내부에 작업자가 있을 때는 반드시 내부작업 감시자를 배치한다.
- 변압기 상부에는 유막이 형성되어 있을 가능성이 있으므로 상부 보행시
미끄럼에 주의한다.
- 우천시에는 어떠한 일이 있어도 변압기 내부작업을 하지 않는다.
- 작업등을 준비한다.
- 공기구는 끈으로 사용자의 팔에 묶어 사용한다.
- 전압조정기, 리드, 지지물 등의 이상유무를 확인한다.
- 붓싱CT는 정확히 고정되었는가 확인한다.
- 붓싱리드는 단자에 단단히 조여 있는가 확인한다.
- 리드선의 조임, 용접 및 절연상태를 확인한다.
- 권선과 철심의 변형유무를 확인한다.
(76) 기타 부품 조립
- 부속품들은 외형도에 맞게 설치되었는가 확인한다.
- 부품을 연결하는 파이프는 이물질의 침입 여부를 확인하고 건조공기나 절 연유로
세척한다,
- 각 계기는 알맞은 크기의 가스켓을 사용하여 부착한다.
- 제어에 사용되는 전선을 변압기 운전 중에 흔들리지 않도록 고정장치를
이용하여 고정시킨다.
- 보호계전기 기능은 설치 전에 점검한다.
- 전압조정기용 보호계전기는 시험 스위치가 상부에 놓인 상태에서 수평으로 설치하며, 단자 박스 덮개의 화살표방향이 컨서베이터로 향하게 설치한다.
- 전압조정기용 보호계전기는 스위칭 가스가 상부로 빠져나가기 위해 적어도 2% 이상 경사지게 컨서베이터 쪽을 높게 하여야 하며, 계전기는 진동에 견딜 수 있도록
지지한다.
- 권선온도계는 열전대의 손상이나 심한 굴곡(최소반경 25mm)을 피하며, 열전대를
클램프 튜브로 보호하고 방진패드를 이용하여 고정시킨다.
- 방압장치는 동작시험 후 반드시 복귀레버와 신호봉을 복귀시킨다.
- 충격압력계전기는 충격유압력계전기와 충격가스압력계전기로 구분되므로, 특성에
맞도록 설치하여야 한다.
․유압력계전기는 설치 후 블리드밸브를 열어 충분히 절연유가 흘러 나올 때까지
열어 내부의 기포를 제거하여야 한다.
․가스압력계전기는 주유나 진공작업시 벨로우즈내에 이물질이 침입하지않도록
유의하여야 한다.
(78)변압기 진공 및 주유 작업
◆ 진공
- 진공 전에 최초 주입한 절연유를 변압기 본체내에 질소가스를 공급하며 배유한다.
(질소가스압력 0.05～0.2㎏/㎠ 유지)
- 만약 첫 주유시의 절연유 상태가 좋다면 배유하지 않아도 된다.
- 진공 전에 전압조정기 유격실과 본체사이의 압력평행파이프와 연결밸브의
개방, 유 주입구, 핸드홀과 같은 개구는 완전히 닫혀 있는가 확인한다.
- 진공펌프 및 호스는 절연유나 습기가 들어 있지 않도록 하고, 펌프 내부나 진공
호스 속에 습기나 이물질이 있으면 완전히 건조하거나 교체한다.
- 진공기의 이상유무를 확인하고, 연결상태 및 연결부의 누기를 확인한다.
- 진공호스는 호흡기의 프렌지에 연결하여 사용한다.
- 진공계를 덮개 상부에 설치하고 고정한다.
- 질소밀봉형 변압기는 질소피압탱크에 진공을 걸지 않도록 한다.
- 방열기 등의 모든 밸브를 개방하였는가 확인한다.
- 필요한 진공도가 유지될 때까지 진공시간을 점검한다.
- 규정된 진공도를 얻을 수 없는 경우는 진공설비에서 압력이 누출되는가 점검한다.
- 진공작업은 진공이 2～3 Torr 이하로 저하할 때까지 실시한다.
※ 사용설명서
․345kV급은 유 주입전 1 Torr 미만, 유 주입중 2 Torr 미만유지
․154kV급은 유 주입전 2 Torr 미만, 유 주입중 3 Torr 미만유지
․66kV급은 유 주입전 3 Torr 미만, 유 주입중 5 Torr 미만유지
- 진공이 걸린 상태에서 용접작업이나 본체에 충격을 주는 작업을 행하면
변압기 외함이 변형되기 쉬우므로 이러한 작업은 금한다.
(79) 절연유 주유
- 절연유 드럼을 열 때 습기가 침입하지 않도록 하여야 한다.
- 충분히 진공이 유지된 상태에서 1시간 동안 진공을 유지한 후 주유한다.
- 절연유 주입기기는 깨끗하고 습기가 없어야 하며, 절연유 파이프를 통하여
습기가 절연유에 침투하지 않도록 하여야 한다.
- 절연유가 주입될 경우 진공계기는 개폐밸브에 의해서 절연유가 침투하지
않도록 하여야 한다.
- 여과설비의 유파이프는 상부 여과밸브에 연결하고, 절연유 주입은 하부 드레인밸브
로 주입하여 절연유 내부의 함유된 기포를 최소한 줄인다.
- 진공이 진행되는 동안 유주입을 위한 준비를 완료하고 본체에 주입되는
절연유는 다음 값을 만족하여야 한다.
․절연내력 : 50kV/2.5mm 이상
․수분함유량 : 15PPM 미만
(사용설명서에서 345kV급은 10PPM 미만, 154kV급은 15PPM 미만)
- 절연유 주유는 6,000ℓ/h 이하로 한다.
- 주유중 유온은 40～75℃를 유지한다.
(사용설명서 : 40～60℃ 유지)
- 동절기에 본체 내부 온도가 10℃ 이하이면 고온의 건조공기를 주입하여
본체 내부 온도를 상승시킨 후, 진공을 건 후에 주유작업을 한다.
- 컨서베이터의 유면은 표준보다 5℃ 높게 채운다.
- 절연유의 성능이 요구조건을 충족하면, 절연유 주입 후 2시간 동안 진공
을 유지한 후 질소가스를 0.14～0.21㎏/㎠ 정도의 압력으로 주입하여 진공
을 파기한다.
- 봉입하는 질소가스의 순도는 99.9% 이상이다.
- 송유식의 경우 2시간 이상 절연유 순환펌프를 가동한다.
- 유순환펌프 가동 후 345kV급 변압기는 24시간 이상, 154kV급 변압기는 8
시간 이상 펌프의 가동 없이 정치하고, 유펌프가 없는 경우에는 24시간 이
상 정치하여야 한다.
- 절연유의 성능이 요구조건을 충족하지 못하면 다음과 같은 절연유의 순환
여과를 행하여야 한다.
(80) 절연유 순환 여과
- 절연유의 탈기 및 건조작업을 위한 가장 좋은 방법은 본체와 분리된 용기
를 사용하는 것이며, 전 절연유를 수용할 수 있는 보조용기가 준비되지 않
을 경우에는 변압기 본체를 이용하여 절연유 탈기 및 건조를 행한다.
- 여과기의 입력부는 변압기의 하부 드레인밸브에 연결하고, 추출부는 상부
의 여과밸브에 연결하여 작업한다.
- 여과 및 가스 배출작업은 1～2회 정도 실시하며, 절연유 온도는 50～70℃
를 유지한다.
- 가스배출기 능력
․가스함유량 : 최대 0.5%
․수분함유량 ; 최대 10PPM
․온도 : 50～75℃
- 뜨거운 절연유가 붓싱애관에 튀지 않도록 주의한다.
- 여과 및 가스 배출작업은 주입시를 합하여 3회 정도 실시한 후 시료를 채
취하여 가스함량과 수분함량을 측정한다.
(81)변압기 유면 조정
- 절연유 주입이 완료되면 적어도 1일 후에 유면을 조정한다.
- 유면은 유조작설비의 상부 인입구와 냉각시의 상부 흡입밸브가 항상 절연
유에 잠길 수 있을 정도의 높이를 유지하여야 한다.
- 유면 조정은 본체 유온계의 온도에 따라 조정하며, 25℃의 유면을 기준으
로 가감한다.
- 유면조정시 겨울과 여름에 차이를 두어 겨울에는 약간 적게 넣어 주고,
여름에는 약간 많이 넣어 준다.
(82)변압기 조립 완료 후 점검 사항
- 주유 후 8시간 경과 후 시행
- 질소가스압력시험과 뉴유 개소
- 접지 시공 상태 : 본체, 피뢰기, 가스오일실탱크, 질소탱크, 조작함 등
- 개방밸브와 폐쇄밸브
- 부하시 전압조정기 동작과 탭의 일치 여부
- 냉각휀의 동작과 이음발생
- 각종 기계적 보호장치의 동작 상태
- 볼트, 너트의 풀림
- 도면, 사용설명서, 시험성적서의 인수
- 절연저항 측정
- 극성과 각변위시험
- 전압비시험
- 저항측정
- BCT시험
- 절연유시험
- 경보기능 및 제어함 시험
- 도장 상태
(83) 변압기 현장시험
○ 절연 저항 측정 ○ 극성 시험 ○ 각변위 시험
○ 전압비 측정 ○ 단락전류 측정 ○ 여자전류 측정
(84)변압기 현장시험준비
○ 절연유 여과가 끝난후 8시간 경과 후 시험을 행한다.
○ 붓싱에 충전된 에너지를 방전시킨다.
○ 변압기 1차, 2차측의 차단기를 개방하고 걸레로 깨끗이 닦는다.
○ 전압조정기 탭 위치 확인한다.
○ 계기정격 확인한다.
○ 시험전에 변압기의 선로나 붓싱 등의 접지선은 모두 제거한다.
(85)극성 시험 (제1절 3항 참조)
감극성 : 〈 V1
가극성 : 〉V1
[그림 7-1] 극성시험 결선도
(86) 각변위 시험
(1) 시험결선도(전압조정기 탭은 중앙탭에 위치)
H0 X0
H3 X3
H2 X2
H1 X1
[그림 7-2] 각변위 시험 결선
(2) Y-Y 변압기(Yyo)
H2 ○ 전압 측정 단자
- H1, X1 단자 연결
․ H2 - X2 단자간 전압 측정
X2 ․ H2 - X3 단자간 전압 측정
․ H3 - X2 단자간 전압 측정
․ H3 - X3 단자간 전압 측정
H1 X1 X3 H3 ․ H1 - H2 단자간 전압 측정
[그림 7-3] Y-Y 결선 각변위 측정
(3) 시험 결과 판정
측정 전압의 크기를 비교하여 다음과 같을 때 감극성이다.
- H2 - X2 = H3 - X3
- H2 - X3 〉H2 - X2
- H3 - X2 〉H3 - X3
(87) 전압비 측정
2차 전압이 틀릴 때 발생하는 이다.
(1) 측정기구 : - V-A meter 1대(0-750[V])
- 소형 Multi-Tester 1대(0-100[V])
(2) 측정방법
(가) Y-Y결선 시험방법
1차측에 3ø 220[V](380[V]) 인가 후 2차측을 측정한다.
[그림 7-4] 선간전압 측정 [그림 7-5] 상전압 측정
H1 - H2 인가 후 X1 - X2 전압측정 H1 - H0 인가 후 X1 - X0 전압측정
H2 - H3 인가 후 X2 - X3 전압측정 H2 - H0 인가 후 X2 - X0 전압측정
H3 - H1 인가 후 X3 - X1 전압측정 H3 - H0 인가 후 X3 - X0 전압측정
(나) △-Y결선 시험방법
○ 1차측에 3ø 220[V](380[V]) 인가 후 2차측을 측정한다.
[그림 7-6] 선간전압 측정 [그림 7-7]상전압 측정
H1 - H2 인가후 X1 - X2 전압측정 H1 - H2 인가후 X1 - X0 전압측정
H2 - H3 인가후 X2 - X3 전압측정 H2 - H3 인가후 X2 - X0 전압측정
H3 - H1 인가후 X3 - X1 전압측정 H3 - H1 인가후 X3 - X0 전압측정
(3) 시험시 주의사항
○ 직접접지 X0접지는 붓싱 단자에서 Lead분리후 시험을 시행한다.
○ 고장시 MTR전압비 시험은 고장시 Tap에서 시행한후 전Tap(1-17 또는 1-21Tap)의
전압비를 측정한다.
(4) 시험결과 검토
변압비 측정결과 변압비가 기준치보다 커지면 2차측이 층간단락 상태, 기준치보다
작으면 1차측 층간 단락 상태로 판정한다.
(88)단락전류 측정
(1) 측정기구 : - V-A Meter 1대(Scale 0-30[A])
- Hook ON Meter 1대(Scale-100[A])
(2) 측정방법
(가) Y-Y결선 시험방법
단상전원 결선 및 3상전원 결선 2가지 방법이 있다.
① 단상 결선법(대응변 측정법) : 1차측 단락전류 측정
[그림 7-8] Y-Y 단상전원 단락전류 시험 결선
H1 - H2 측정 (이때 2차측 X1 - X0는 단락후 220[V] 또는 380[V] 인가)
H2 - H0 측정 (이때 2차측 X2 - X0는 " )
H3 - H0 측정 (이때 2차측 X3 - X0는 " )
○ 시험결과 검토
즉,
따라서 2차측 단락측정 전류가 예상치보다 크면 2차측 층간단락이고, 2차측 단락전류가
예상치보다 적으면 1차측 층간단락으로 판정한다.
② 3상 측정법(선간 측정법)
○ 1차측 단락전류 측정법
[그림 7-9] Y-Y 삼상전원 1차측 단락전류 시험 결선
H1 - H2 측정(이 때 2차측 X1,X2,X3는 단락하고 1차측에 3ø220[V](380[V])인가)
H2 - H3 측정 ( " )
H3 - H1 측정 ( " )
○ 2차측 단락전류 측정법
[그림 7-10] Y-Y 삼상전원 2차측 단락전류 시험 결선
X1 - X2 측정 (이때 1차측 H1,H2,H3는 단락하고 2차측에 3ø220[V](380[V])인가)
X2 - X3 측정 ( " )
X3 - X1 측정 ( " )
○ 시험시 주의사항
- 1차측을 단락시킬 경우 큰 전류가 소요되므로 소내전원(소내 TR)용량
및 시험 Lead선 굵기도 고려하여야 한다.
- 큰 전류가 흐르므로 (220[V]시험 전원인 경우 60-80[A], 380[V]시험 전
원인 경우 100～130[A] SW를 사용하여 순간 순간 측정하여야 한다.
- Y-Y결선 및 △-Y결선 방식에서도 1차측을 단락할 경우 동일하게 고려
하여야 한다.
○ 시험결과
- 준공 당시 시험성적서와 비교검토 한다.
- 고장시험시는 일단 고장시의 OLTC Tap 위치에서 시행하고 “N”Tap위치
에서 시행토록 한다.
- 준공시 단락전류 시험치는 OLTC Tap위치가 중앙탭에서 시행한 것이다.
- 시험결과 판정은 1차권선 H3 단락전류가 5.2[A]이므로 H3(또는 X3권선)
층간 단락으로 판정한다.
- MTR권선 층간 단락시 단락 전류가 커지므로 계산치가 준공 시험치보다
클 경우는 층간 단락으로 판정한다.
- 2차 단락전류는 준공시험시 측정 안함(220[V] 시험전원으로 1차측 단락
시 큰 전류가 흐르므로, 약 60～80[A], 380[V] : 약100～135[A])
(89)고장판정 요령 종합
시험을 통한 변압기 고장판정 요령을 종합하면 다음과 같다.
시험종별 | 시 험 방 법 | 판 정 요 령 | 비 고 |
절연저항측정 | ◦1차측～접지간측정 ◦2차측～접지간측정 ◦1차측～2차측측정 ※1000[V]이상의 Megger 사용 ※중성선 Lead분리후 사용 | ◦측정치가 일반적인 기준치 보다 적으면 불량가능성 있음 ※일반적 기준치 (정지기 경우) 최저 정격전압(V) 절연저항＝―――――――――[MΩ] 정격용량[㎸A]＋1000 | ◦기기온도 측정 20℃ 치로 환산함 ◦날씨 상태 참조 보정 후 판정 |
변압비 측 정 | ◦고압측(1차측)에 시험전압 인가하고 Tap절체하면서 저압측(2차측) 유기전압 측정 ◦대응 권선간의 전압측정 | ◦정격전압비<측정변압비 이면 2차측 층간 단락고장 ◦정격 변압비>측정 변압비 이면 1차측 층간 단락고장 | 정격1차전압 ◦정격전압비＝―――――― 정격2차전압 측정1차전압 ◦측정전압비＝―――――― 측정2차전압 |
여 자 전 류 측 정 | ◦1차측 개방하고 2차측에 시험전압 인가하여 여자 전류 측정 ◦2차측 개방하고 1차측에 시험전압을 인가하여 여 자전류 측정 ※ 고장시 Tap과 기준 Tap 에서 시행 ※ 중성점 Lead 및 LA, Cable등 분리후 측정 | ◦공장시험치를 참고하고 중 공시험시 측정치와 비교하 여 여자전류가 크게 증가 하면 고장으로 판정 I0(1차 여자전류) 100×정격전류×인가전압 = ―――――――――――― %IZ×정격전압 0에 가까운 것이 정상 | ◦일반적인 기준 <△-Y변압기> 2개상은 적고 1개상은 크다. <Y-Y변압기> 2개상은 크고 1개상은 작다. |
단 락 전 류 측 정 | ◦저압측은 3상단락하고 고 압측에 3상 시험전압 인 가후 1차측 및 2차측 단 락전류 측정 ※ 고장 Tap과 기준 Tap 에서 시행 | ◦정격변압비<측정변류비 이면 2차측 층간 단락고장 ◦정격변압비>측정변류비 이면 1차측 층간 단락고장 | 정격1차전압 ◦정격변압비＝―――――― 정격2차전압 2차측단락전류 ◦측정변류비＝―――――― 1차측단락전류 |
고 장 기 록 장 치 분 석 | ◦모선전압 상별 전압강하 확인 ◦영상전압 및 영상 전류 발생확인 ◦고장전류 및 지속시간 확 인 | ◦전압 강하된 상이 고장상 ◦영상전압 및 영상전류가 크면 : 중고장 ◦영상전압 및 영상전류가 적으면 : 경고장 | |
보 호 계전기 동 작 분 석 | ◦차동계전기 ◦1차측 과전류 계전기 ◦2차측 과전류 계전기 ※ Tap 및 Time Dial 정정치와 비교 ※ 계전기 특성시험 ※ CT시험 점검 ※ CT포화 특성시험 | ◦LA불량검출, 모선불량, 변성기 불량 ◦과부하 경우 동작가능 ◦Feeder차단기 부동작 여부 확인 - 오정정 가능 - 계전기 불량 검출 - 오결선 검출 - CT불량 검출 |
차단기
(90) 개폐장치의 역할
전력계통에서의 개폐장치는 차단기, 단로기, 모선등으로 구성되어 변전소내에 유입되는 전력을 집중, 배분하거나, 설비고장복구를 위한 휴전구간의 확보, 전력조류가 흐르는 전류통로를 변경하는 등의 역할을 담당한다.
따라서 개폐장치는 전력계통에서 전로(電路)를 구성(構成), 분리(分離), 변경(變更),
구분(區分)하여 준다.
(91) 개폐장치의 종류
가. 차단기
차단기는 전력계통에서 보호계전 장치와 같이 회로를 개방하거나 투입
하는 기능을 가진 설비로 다음의 4가지 기능요건을 가진다.
① 투입상태에서 양호한 도체이어야 한다. 따라서 정상상태 또는 단락
상태와 같은 이상조건하에서도 열적으로 구조적으로 견디어야 한다.
② 개방상태에서는 양호한 절연체이어야 한다. 따라서 상간(相間) 또는
상대지간(相大地間) 절연이 유지되어야 한다.
③ 차단기 투입시에는 이상전압의 발생이 최소화되어 안전하게 투입할
수 있어야 한다.
④ 차단기 개방시에는 접촉자 손상없이 신속하고 안전하게 회로를 분리
하여야 한다.
나. 단로기
단로기는 정격전압하에서 단지 충전된 전로(電路)를 개폐하기 위하여 쓰여지는
장치로서 부하전류의 개폐는 원칙적으로 불가능하다. 단로기는 선로분리(分離),
모선변경(變更), 선로접지(接地)의 기능을 수행한다.
다. 가스절연개폐장치(GIS; Gas Insulated Switchgear)
철제용기(Enclosure)내에 모선 및 개폐장치, 기타장치를 내장시키고 절연특성이 우수한 SF6 가스로 충진, 밀폐하여 절연을 유지시키는 종합 개폐장치이다. 362kV, 170kV, 25.8kV GIS등 전압별로 또는 동작력에 따라 구성과 배치가 다르다.
라. 폐쇄형금속배전반(MCSG: Metal Clad Switch Gear)
동일한 금속 큐비클내에 Unit회로의 모선, 단로기, 차단기, 변성기등과 이를 감시, 제어, 보호하는 계기, 조작Switch등을 조합하여 내장시킨 종합개폐장치이다.
(92)차단기의 소호원리
아크를 소호하기 위해서는 아크의 저항을 크게 하여 아크 기둥의 입력을 억제하거나, 열발산을 충분히 하여 아크의 에너지를 감소하고 냉각해서 온도를 내리면 아크는 소멸된다. 또 아크로 인해 발생되는 전극의 금속증기를 분산시켜 증기의 밀도를 낮게 해야 한다.
이와 같은 방법으로 신선한 공기, 가스, 액체를 아크에 강하게 불어 넣거나 아크를 좁은 공간에 밀어 넣어 생성된 가스를 급하게 팽창시키고 또 아크의 길이를 급격하게 연장시켜 아크전압을 전원전압보다 높게하여 아크로의 입력을 억제하는 등의 여러가지 방법이 있다. 교류전원에서 발생하는 아크의 경우, 교류전류는 Sign파형임으로 60Hz 경우 1초에 120번 +,-를 반복하기 때문에 반주기마다 0(zero) 점을 통과함으로 그 순간은 아크의 입력이 0이 된다. 이때 아크의 열용량과 해리원자, 이온, 전자등의 관성 때문에 아크의 온도는 크게 내려가지 않지만 아크의 소호는 가능하다.
또 이때 아크를 냉각시키면 열전리가 정지해 쉽게 소호 시킬 수 있다. 바로 이런 점이 직류보다 교류가 아크소호에 용이한 점이다. 이처럼 교류전원의 아크는 전류 0점에서 아크 소호가 용이 하지만 직류 아크는 전류 0점이 없기 때문에 강제적으로 전류 0점을 만들어 아크를 소호 해야 함으로 소호에 어려움이 있어 비교적 낮은 전압을 대상으로 해야 하며 교류는 높은 전압 대전류 차단이 요구되는 곳에 사용 된다.
아크 간격은 전류 0점을 통과후 1㎲전후로 수백볼트의 절연내력을 회복시켜 주며 그후는 비교적 완만한 상승을 보이게 한다.
교류전류의 차단과정을 기술하면
① 어느 시점에서 차단기의 트립코일이 여자되어 접촉자가 떨어지기 시작한다.
② 전류는 갑자기 0으로 되지 않기 때문에 접촉자간에 아크를 발생시켜전류를 지속시킨다.
③ 전류입력이 0점인 시점에서 일단 아크는 소멸한다.
④ 아크가 일시 소멸한 직후 차단기의 극간에 발생하는 급준전압으로 극 간이 절연 파괴
되고 다시 아크가 발생되어 아크전류가 흐르게 된다.
⑤ 이상과 같은 과정이 1/2 cycle마다 반복되어 극간에서 아크의 소멸과 재점호 현상
이 반복된다.
⑥ 마지막에 접촉자 간극이 충분히 열리고, 극간의 절연내력이 높아져 전극에 발생하는
급준전압보다 커지면 더 이상 아크는 발생되지 않고 차단이 완료된다.
(93) Switching Surge
전력계통에서는 절연을 약화시키는 2가지 종류의 과전압이 있는데 하나는 절연설계 시 기준충격절연강도(BIL: Basic Insulation Level) 뇌써지이고, 다른 하나는 차단 기 동작에 의하여 발생하는 스위칭 써지이다.
차단기는 고장으로부터 설비를 보호하기도 하지만, 절연을 위협하는 과전압을 발생 시키기 때문에 문제는 심각하다. 따라서 이러한 현상과 문제를 해결하기 위한 대책들 이 계속 연구되어 왔다.
1) 원인과 분류
스위칭 써지를 발생시키는 차단기 동작에는
① 장거리 무부하 송전선로 또는 원거리에서 무부하 변압기의 개폐조작
② 무부하 변압기 또는 리액터 부하 변압기 개폐조작
③ 분로 리액터의 개폐조작
TRV는 개폐써지의 일종이지만 과전압치는 계통전압의 2배이내이고 일반적으로 심각한 문 제를 일으키지 않는다. 초고압계통에서는 경제적 관점으로 개폐써지를 최소한으로 하기 위하여 고장회로 차단시에 TRV조차도 제어할 수 있도록 하기 위하여 저항 차단 방식을 사용하기도 한다.
2) 소전류 차단
● 충전전류 차단
오래된 차단기들에서는 선로의 충전전류를 차단할 때 개폐과전압의 주요원인이 된다. 그림1-5에서처럼 무부하 송전선로에서 전류차단후 차단기에 발생하는 전압은 전력계통 주파수의 1/2싸이클 동안에 상전압의 2배이다.
이때 차단전류는 수백A이하이다. 차단기 접점이 열려질 때 때때로 재점호가 일어나기 도 한다. 재점호시의 전압과 전류파형은 그림1-5와 같다.
만약 차단기가 재점호의 원인이 되는 고주파수의 전류를 차단하면 상전압의 2배가 되 는 과전압이 선로에 인가된다. 재점호의 반복으로 과전압은 더욱 커져 계통절연을 위 협하게 된다. 새로 개발된 차단기들은 재점호를 발생하지 않는다. 그러나 단로기의 경 우에는 그러한 과전압을 고려하여야 한다.
● 지상 소전류 차단
지상소전류 차단은 강력한 아크 소호능력을 지닌 차단기가 AC전류 0점이전에서 갑 자기 전류를 차단하는 경우에 발생한다. 이 현상은 전류 Chopping으로 알려져 있다. 의 인덕턴스내에 축척된 자기에너지는 θ로 표시된 chopping 각위상으로
캐패시터 에너지로 변환된다.
초기조건은
방정식을 풀면
이다.
3) 무부하 송전선로의 투입시 써지
개폐써지는 차단기 특성에 의하여 영향을 받는다. 개폐써지를 낮추려는 여러 가지 노력 으로 개폐써지와 관련된 대부분의 문제들은 해결이 되어 왔으나 UHV송전선로에서 투입 시 써지가 남아 있다.
송전선로 계통에서는 투입써지에 크게, 복잡하게 영향을 미친다. 이론적으로 이것의 발 생은 L-C직렬회로에 의하여 발생한다. 그러므로 써지 전압의 억제는 차단기 접점이 투 입되기 전에 저항을 회로의 투입에 의한다.
저항의 투입으로 과도진동은 효과적으로 억제되어 써지 전압은 낮아진다. 그때 차단기 접점은 닫힌다. 그림 1-6은 저항투입의 효율성을 보여주는 것으로 약 350Ω의 저항 투 입으로 최대 과전압은 상전압 최대의 1.4배로 줄여준다.
(94) 차단기의 소호방법
가. 냉각효과 : 아크에 의해 전리된 가스나 절연유의 도전성을 냉각함으 로서 억제하고 아크 소멸후의 절연회복을 좋게 한다.
나. 확산효과 : 아크로부터 그 주위의 이온밀도가 적은 부분으로 향해 이온이나 전자확산이 이루어져 절연이 회복된다.
다. 가압효과 : 아크 주위의 소호매질 압력을 높임으로서 열전도에 의한 냉각효과를 강하게 하고, 또한 소호매질의 절연내력을 높 인다.
라. 치환효과 : 아크로 새로운 매질을 불어넣어, 전극간을 새로운 매질로 치환해 절연내력을 높인다.
마. 벽면효과 : 아크를 절연물의 좁은 틈에 억지로 넣으면 비교적 온도 가 낮은 절연물 표면에서 이온이나 접지의 중화가 이루 어져 절연이 회복된다.
(95) 정격전압 (Rated Voltage)
차단기의 정격전압은 차단기에 부과할수 있는 사용회로 전압의 상한을 말하며,
그 크기는 선간전압의 실효치로 표시한다
공칭전압(kV) | 정격전압 (kV) |
22 또는 22.9 66 154 345 | 25.8 72.5 170 362 |
(96) 절연강도 (Insulation Level)
차단기 대지(對地) 절연강도는 항상 가해지는 계통전압(교류전압), 단시간에 가해지는 이상(異常)전압(교류과전압) 및 충격성(衝擊性) 이상전압등에 대하여 견디어야 하며 차 단기의 절연강도는 상용주파 및 충격파의 절연내력으로 표시된다. 절연강도는 대지 절연강도로 표시되는데 같은 상(相)의 주회로 단자간 및 다른상의 주회로 단자간의
절연강도는 대지간의 절연강도 이상으로 되어야함을 원칙으로 하고 있다.
정격전압 (kV) | 상용주파내전압 (kV실효치) | 뇌임펄스내전압치 (kV파고치1.2/50㎲) |
25.8 72.5 170 | 60(50) 160 325 | 150(125) 350 750 |
정격전압 (kV) | 상용주파내전압 (kV 실효치) | 뇌임펄스 내전압치 (kV파고치) 1.2/50㎲ | 개폐임펄스내전압 (kV파고치) 250/2500㎲ | ||
도전부와 대지간 | 동상극간 | 도전부와 대지간 | 동상극간 | ||
362 | 450 | 520 | 1175 (205) | 950 | 800(295) |
(97) 정격전류 (Rated Current)
차단기의 정격전류는 정격전압, 정격주파수에서 표2-4에 표시된 온도상승 한도를 초과하지 않고 그 연속적으로 흘릴 수 있는 전류한도를 말하며 표2-3을 기준으로 한다.
(표2-3 ES 150 차단기 정격 )
정격 전압 (kV) | 정격차단 전류 kA(rms) | 정 격 전 류 A ( r m s ) | 정격투입 전류 kA(peak) | 정격차 단시간 (cycle) | ||||
7.2 | 12.5 25 31.5 40 | 600 600 | 1200 1200 1200 | 2000 2000 2000 | 3000 3000 | 4000 | 31.5 63 80 100 | 5 |
25.8 | 12.5 25 40 | 600 600 | 1200 1200 | 2000 2000 | 3000 3000 | 31.5 63 100 | 5 | |
72.5 | 12.5 20 31.5 | 600 | 1200 1200 1200 | 2000 2000 | 3000 | 4000 | 31.5 50 80 | 5 |
170 | 31.5 40 50 63 | 600 | 1200 1200 1200 | 2000 2000 2000 2000 | 3000 | 4000 4000 | 80 100 125 158 | 3 |
362 | 40 | 2000 | 4000 | 100 | 3 |
(98)정격 차단 전류
차단기 소호능력은 정격차단전류로 표현이 된다. 정격차단전류는 차단기의 정격 전압에 해당되는 회복전압 및 정격재기 전압등 규정회로 조건하에서 규정의 표준 동작책무 및 동작상태를 수행할 수 있는 저역율 차단전류의 한도를 말하며 이 전류에는 45msec의
시간상수의 지수함수로 소멸되는 DC성분이 포함된다.
(99)정격 투입 전류
모든 정격 및 규정의 회로 조건하에서 규정의 표준 동작 책무 및 동작상태에 따라
다시 투입할 수 있는 투입전류의 한도이며 투입전류의 최초 주파에서의 순시치의
최대치로 표시 한다.
(100)정격 단시간 전류
전류를 1초간 차단기에 흘렸을 때 이상이 발견되지 않는 전류의 최대한도이고 차단 기의 정격 차단전류와 같은치(실효치)로 하며 최대파고치는 정격치의 2.5배로 한다.
(101)정격 차단 시간
정격전압(kV) | 7.2 | 25.8 | 72.5 | 170 | 362 |
정격차단시간(cycle) | 5 | 5 | 5 | 3 | 3 |
정격차단전류를 모든 정격 및 규정의 회로조건하에서 규정의 표준동작 책무 및 동작 상태에 따라 차단할때의 차단시간의 한도이며 차단기는 정격전압하에서 정격전류의 30%이상의 전류를 차단할 때의 시간은 정격차단시간을 초과할수 없다.
(102)표준 동작 책무
차단기가 계통에 사용될 때 개방-투입-개방의 시간간격을 표시한 일련의 동작규정
이다. (O; 차단기 개방, CO; 투입후 즉시 개방)
종 별 | 동 작 책 무 |
일 반 용 고속도 재투입용 | CO - 15초 - CO O - 0.3초 - CO - 3분 - CO |
(표2-7 ES 150 표준동작 책무) ☞ 72.5kV급 차단기의 동작책무는 : CO - 15초 - CO
25.8kV급 차단기의 동작책무는 : O - 0.3초 - CO - 3분 - CO
전력용 콘덴서 및 분로 리액터용 차단기 : CO - 15초 - CO
(103)정격조작 전압,조작압력및제어전압
장치 및 기구별 | 정 격 치 | 변 동 범 위 | |
조 작 장 치 | 전자조작 (SOLENOID)의 정격조작전압 | DC 125 V | 투입: 85-110 % 개방: 60-125 % |
전자스프링 조작 의 정격조작전압 | DC 125V 또는 AC단상220V,3상 220,380V | 투입: 85-110 % | |
압축공기 조작의 정격조작 압력 | 투입: 85-110 % | ||
유압조작 방식 | |||
제어 장치 | 정격 제어 전압 | DC 125 V | 투입: 75-125 % 개방: 60-125 % |
(104)정격 개극 시간
폐로상태에서 차단기의 Trip coil이 여자된 순시부터 Arc접촉자(없는 경우 주접촉 자)가 개리할 때 까지의 시간을 개극시간이라 한다. 무부하시 정격 Trip 전압 및 정 격 조작 압력하에 Trip하는 경우 개극시의 한도를 정격 개극 시간이라 한다. 개극시 간은 처음 개리 시간을 정확히 측정하기 어려우므로 보통 무전압, 무부하 상태에서 측정시 얻은 값을 가지고 정격 개극 시간으로 하고 있다. 정격 개극 시간은 조작기 구의 기계적 성능을 나타내는 하나의 척도이다.
(105)차단시간
Arc 접촉자(없는 경우 주접촉자)의 개리 순간부터 전극의 Arc가 소호되는 순간까지 의 시간을 Arc시간 이라고 한다. 이 Arc시간과 개극시간과의 합을 차단시간
이라고 부른다.
(106)재투입 시간
재투입 시간이라 함은 폐로상태에서 차단기의 Trip 장치가 여자된 순간부터 재투입
동작에 따른 Arc접촉자가 접촉할때 까지의 시간을 말한다.
(107)Trip - free
차단기 조작에 있어서 Trip free라 함은 적어도 접촉자의 접촉 또는 접촉자간의 Arc로 통전상태로 될때, 즉, 투입지령중 일지라도 Trip 장치 동작에 따라 그
차단기를 Trip할 수 있고, 또 Trip 완료후에 투입장치에 투입지령이 계속 부여된 상태라도 재투입 동작을 행하지 않고 일단, 투입 지령을 해제 후 재투입 지령을 부여 했을 때 비로서 투입 동작이 행하여 지는 것을 말한다. 이는 투입시에 회로 에 사고가 있는 경우 급속히 차단하는데 필요한 방식으로 모든 차단기는 Trip free 성능을 가져야 한다.
(108) 압축공기 조작 GIS
가스절연 개폐장치는 철제용기(Enclosure)내에 모선 및 개폐장치, 기타장치를 내장시키고 절연특성이 우수한 SF6 GAS로 충진, 밀폐하여 절연을 유지시키는 종합 개폐장치로 1966년 프랑스 EDF의 변전소에 최초로 사용된 이래 22kV급에서 765kV급 까지 기간계통 및 도시과밀지역의 중추변전소등에 사용되고 있다.
장점)○ 절연거리의 축소로 설치면적이 작아진다.
( 옥외철구형 변전소의 1/10 - 1/15 )
○ 전기적 충격 및 화재의 위험이 적다.
○ 주위 환경과의 조화를 이룰수 있다.
○ 조작중 소음이 적고 라디오방해전파를 줄여 공해문제를 해결해준다.
○ 공장조립이 가능하여 설치공기가 단축된다.
○ 절연물, 접촉자등이 SF6 Gas내에 설치되어 보수, 점검주기가 길 어진다.
단점) ○ 단로기등의 개폐기 조작에 동반하여 발생하는 급준파서지
(VFTO: Very Fast Transient Overvoltage)에 의한 절연파괴
현상이 나타난다
○ GIS내 혼입금속 입자에 의한 절연성능의 저하로 대책이 필요
하다.
○ 기밀구조 유지 및 수분 관리가 필요하다.
○ 구성기기의 고장 파급이 광범위 하다.
(109) GI S 의 구성
가. 구조일반
1) GIS는 차단기, 단로기, 모선, 접지장치, 변류기, 계기용변압기, 붓싱,
피뢰기등을 조합하여 구획(Bay)을 구성하고 이것을 적정 배치 접속
하여 개폐장치를 구성 한다.
2) 영(零)기압시의 AC 절연내력
SF6 가스압력이 대기압( 0 kg/㎠)으로 되어도 절연내력은 상시 운전전압으로
1분 이상 견디어야 한다.
3) GIS의 모든 보조회로는 충전부와 대지간에 2,000V 상용주파 전압
을 인가하여 1분간 견디어야 한다.
4) 외함(Enclosure)
○ 내압력구조: 수압(水壓)시험의경우 최고사용압력의 1.5배 수압에
10분간 견딜수 있고 누설이 있어서는 않된다. 기압(氣壓)시험의
경우 최고사용압력의 1.25배 기압에 10분간 견딜수 있고 누설이
있어서는 않된다.
○ 기밀구조 : 유압으로 밀봉되는 부분은 사용압력으로 12시간 방치
하여도 압력저하는 3% 이내로 되어야 한다.
가스의 경우는 가스압력저하가 년간 1% 이내로 되어야 한다.
5) 도 장 : 외부로 보이는 부분의 도장은 Munsell No. 5Y 7/1(밝은 노랑띤 회색)
으로 하고 가스배관 및 가스구획표시는 Munsell No. 2.5Y 8/12(노랑색)
한다.
(110) 모선(Main Bus)
-. 주모선은 3상일괄형 2중모선을 표준으로 한다.(PS150-578)
-. 도체의 연결은 튜립형 접촉자로서 연결시켜 모선, 외함의 조립시 자
동적으로 접속되며, 온도변화에 따른 팽창이나 수축을 보상해 준다
이때 튜율립형 접촉자는 곡면이 진 Shield로 둘러싸 코로나 발생을
억제하여야 한다 .
-. 금속용기에도 열수축, 팽창, 제작오차등에 대처하기 위해 금속벨로우즈를 설치한다.
-. SF6 Gas는 불규칙한 전계강도 상태에서 특성이 저하되는 점을 고려 하여 스페이서는 전계강도가 평등하면서 최저가 되도록 설계되어야 하며 도체표면과 탱크 내면은
매끄럽게 처리되어야 한다.
-. 도체는 분기에 적합하도록 이등변삼각형 배치를 하고 도체 재질은 정격전류에
따라 알루미늄봉 또는 동봉으로 구성한다.
(111) 차단기
그림4-3은 압축공기 조작 방식 170kV GCB의 구성을 보여주는 것이다. 각 구성별
특성 및 기능을 설명하면 아래와 같다
1) 주고정 접촉자 (Fixed Main Contact) : 절연 지지대에 의해 고정되 어 있어 회로를
분리시키는 고정된 주 접촉 부분.
2) 보조가동 접촉자 (Moving Auxiliary Contact) : 접촉자 개로시 최 초 발생되는 아크를 담당하여 주접촉자의 손상을 예방하는 장치 3) 주가동접촉자 (Moving Main Contact) : 조작기구와 결합되어 이동 하면서 회로를 분리시키는 가동 주접촉 부분
4) 흡착제(Absorbent) : 아크 소호시 금속증기에 포함된 수분을 흡습 하여 불순물을
제거 한다. 합성 Zeolite, 활성 Alumina 가 사용된다.
5) Shield : 차단부 주변의 전계강도를 균일하게 유지하기 위한 장치
6) Puffer Cylinder : 차단시 고압력의 SF6 Gas를 불어넣기 위하여 조작기구의 이동에
의하여 압력을 만드는 방
7) Nozzle : 아크 부분에 고압의 SF6 Gas를 분사하는 장치
8) 병렬 콘덴서 : 주접촉자와 병렬로 연결되어 개폐 Surge를 흡수한다. (170kV 50kA이상에 설치)
9) 투입 Spring : 투입 조작력을 얻는 장치로 차단기 개방시 압축공기 의 힘에 의하여
차단기 개방이 진행되면서 동시에 투입 스프링을 압 축시켜 투입
조작력을 얻는 장치
10) 유입 Dash pot : 투입(closing) 조작시 투입 스프링 이완으로 인한
진동의 충격을 흡수하는 장치
11) 투입코일 (Closing coil) : 투입 스프링이 압축된후 armature 및 hook 장치에
의하여 쇄정된 후, 신호에 의하여 코일을 여자시켜 armature를 가동시켜 쇄정을 풀고, 이에 따라 투입스프링을 이완 시켜 투입시키는 장치
12) 개방코일(Trip coil) : 신호에 의한 전자력을 이용하여 압축공기 전달 계통의 valve
를 열고 그 valve 작용에 의하여 조작 실린더 내에
피스톤을 가동시켜 차단기를 개방시키는 장치
13) 조작 Rod : 투입력, 개방력을 차단부에 전달하는 장치
14) 조작 Cylinder : 공기 압력의 변화를 통해서 조작 피스톤을 가동시 켜주는 압력실
15) 조작 piston : 압축공기의 힘을 조작 ROD에 전달하는 장치
16) C.T(current transformer) : 보호계전기용(모선보호, 선로보호, 변압 기보호등) 또는
계기용으로 사용된다.
(112) 압축공기 시스템
압축공기계통은 공기압축기와 차단기 압축공기 계통으로 구성되어 있는데 공기압축기는 콤프레셔, 주공기탱크, 공기조절장치, 압력스위치, 조작판넬로 구성되어 있다.
공기조절장치는 스트레이너, 저압력측의 안전변, 감압변 및 압력계로 구성되어 있고 주공 기탱크에 저장되어 있는 압축공기의 압력은 감압변을 통하여 30㎏/㎠에서 15㎏/㎠으로
감압된다.
○ Release Valve : 압축기가 정지하였을 때 실린더압을 방출함으로서 압축기가 항상
경부하로서 가동할수 있게하며 내부의 이물질을 배출함으로 모터와 볼트의 수명을 증가시키고, 스위치등의 과부하 Trip을 방지한다.
○ 공기토출밸브(Airing Valve) : 압축공기의 순환을 위하여 공기를 누기시키기 위한
밸브로 15㎏/㎠ 정격에서 300-700 CC/Min 정도로 누기량을 유지하여야 한다.
○ 주공기탱크
공기탱크 용량은 외부의 공급없이 정격투입전류를 투입하고 정격차단전
류를 차단하는 것으로 하여 CO 2회 이상 행할 수 있어야 한다.
단, 25.8kV 옥내용은 CO 1회 이상(ES150)
○ 압력스위치
[차단기측]
(표4-3 차단기측 동작압력)
압력개폐기 | ON(㎏/㎠) | OFF(㎏/㎠) | 비 고 |
PRS1 | 13.5 | 14.5 | 차단기 경보용 |
PRS2 | 13.0 | 14.0 | 차단기 트립쇄정용 |
PRS3 | 14.7 | 15.0 | 재페로 동작 조건용 |
(113) SF6 가스 시스템
가스 차단기 가스 공급 시스템은 가스보충밸브, Stop valve 및 가스누설 감지
장치인 가스밀도 검출기, 가스압력계로 구성되어 있다.
가. 가스압의 관리
○ 연간 가스 누설량은 1%이내 이어야 한다
○ 가스압의 허용범위
(표4-5 가스압의 허용범위)
접 점 | 허용압력 | 비 고 | |
동 작 | 해 제 | ||
1차 경보 | 5.5 (4.5) | 5.8 (4.8) | 6.0정격(5.0) |
2차 lockout | 5.0 (4.0) | 5.3 (4.3) |
(단위: ㎏f/㎠.G at 20℃ , 허용압력범위±0.2)
나. 가스중의 수분관리
(표4-6 가스중 수분 허용치)
항 목 | 분해가스 발생기기 | 분해가스 발생하지 않는기기 |
관 리 치 | 150 ppm | 300 ppm |
허 용 치 | 300 ppm | 500 ppm |
가스구획은 보통 1Feeder를 고려할 때 7개부분으로 구획되는데 모선#1, 모선#2, #1모선
단로기, #2모선단로기, 차단기, 인출단로기, 케이블 인입구로 나누어 지며 정격가스
압력은
케이블 인입구 : 3.5 ㎏/㎠
단로기, 모선부분 : 5.0 ㎏/㎠
170kV 31.5kA 차단부 : 5.0 ㎏/㎠
170kV 50kA 차단부 : 6.0 ㎏/㎠
362kV 40kA 차단부 : 5.0 ㎏/㎠ 이다.
(115)단로기
가. 동작원리
● 자동조작
① Open : Open Magnetic Valve가 여자 되었을때 실린더의 왼쪽편으로 압축공기가 들어 가 피스톤은 왼쪽에서 오른쪽으로 움직여 동작레바는 반시계 방향으로 움직
여 기기는 Open된다.
② Close : Close Magnetic Valve 가 여자 되었을 때 실린더의 오른쪽으로 압축공기
가 들어가 피스톤은 오른쪽에서 왼쪽으로 움직여 동작레바는 시계방향
으로 회전하여 기기는 Close 된다.
● 수동조작
수동제어동작은 수동 Push Button Switch에 의해서 압축공기 밸브를 개폐함으로 이루 어지며 Cotrol Box 카바를 열고 조작시 조작전원은 차단되고 Self- Holding이
되지 않아 제어동작이 완전히 이루어질 때까지 Push Button Switch를 눌러야 한다.
● 수동핸들에 의한 조작
수동 조작용 핸들을 수동제어 샤프트에 끼워 제어동작을 실시한다.
(116) 제어공기압력의 저압력 폐쇄
제어공기압력이 저하할때 Magnetic Valve를 보호하기 위해 LtHy, LtHx에 의해 저압
폐쇄 기능을 갖는다.
(표7 공기 압력스위치 Setting )
정격제어 압력 ㎏/㎠ | 압력이 증가하며 폐쇄가 풀리는 압력(㎏/㎠) | 압력저하로 폐쇄가 일어나는 압력(㎏/㎠) | ||
15 | 투 입 | 개 방 | 투 입 | 개 방 |
11.0 | 11.0 | 10.0 | 10.0 |
(116)진공차단기
장점) ○ 초소형, 경량화 되어 있다.
○ 점검보수의 주기가 길어진다.
○ 동작시의 충격소음이 작다.
○ 차단성능이 뛰어나다.
○ 다빈도 차단, 개폐가 가능하다.
단점) ○ 높은 개폐서지를 발생할수 있다.
○ 진공도의 열화판정이 곤란하다.
○ 가격이 비교적 높다.
(117) 소호원리
진공 switch에 있어서도 다른 차단기와 마찬가지로 Arc가 발생한다.
그러나 비교적 고기압 중에서의 Arc와는 달리 순수한 진공 중에서는 전하를 운반하는 것이 아니므로 전류는 흐르지 않지만 진공Switch에서는 개극시에 전극으로부터 방출되어진 금속증기에 의해 대단히 Arc전압이 낮은 Arc가 형성되는 것으로 된다. 전류 0점 근방에서 음극으로부터 전자방출이 되지 않게 되면 Arc공간의 근방에 존재하고 있던 금속증기는 급속하게 확산하여 절연회복이 됨에 따라 차단이 완료되어 진다. 이와 같이 진공Switch에서는 금속증기가 급속하게 확산되므로 소전류를 안정하게 유지할 수 없게되어 전류는 0점에 다다르지 않고 급속히 차단되는 경향이 있다.
(118)진공차단기의 구조
1) Vacuum Interrupter : 진공 Interrupter는 절연부분을 갖는 진공용기, 고정전극,
가동전극, 가동Rod에 접속되어져 진공도를 유지 시키는신축Bellows, 금속증기가
용기의 절연부분에 부착되는 것을 방지하기 위한 shields등으로 구성되어 있다.
2) Upper terminal : 모선측과 연결시켜주는 1차측 단자
3) Lower terminal : 선로측과 회로를 연결시켜주는 2차측 단자
4) Insulation Rod : 조작력을 가동전극에 연결시켜 주는 장치
5) Trip coil : 보호계전기의 신호 또는 조작신호에 의한 전자력을 이용하여
charging상태의 trip spring힘으로 접촉자를 개방 시키는 장치
6) Closing coil : 조작신호 또는 재폐로 계전기의 조작신호에 따라 코일이 여자되어 charging상태의 closing spring힘으로 접촉자를 개방시키는장치
7) Trip Spring : closing spring의 동작력에 의하여 charging 되어 trip coil의
동작에 따라 접촉자를 개로시키는 동작력을 얻는 장치
8) Closing Spring : 모터에 의하여charging되어 closing coil의 동작 에 따라
접촉자를 폐로시키는 동작력을 얻는 장치
9) Interlock Lever : 차단기 인입, 인출시 수동조작 핸들을 사용하기 위하여
전기적 동작회로를 분리시키는 장치로 반드시 차단기
off상 태에서만 조작된다.
10) Operating counter : 차단기 동작시 동작횟수를 기록하여 주는장치
11) 차단기 보조 접점 : 차단기 개방/투입에 따라 연동되어 동작되는기계적인 접점
으로 inter-lock회로, lamp회로, closing/trip회로 구성 에 사용된다.
12) 수동 Trip Button : 전기적 회로의 동작 불능시 인력(人力)에 의하 여 강제로
trip 시키기 위한 Button
13) 수동 Closing Button : 강제 closing Button
14) Manual charge lever : 투입 spring을 모타가 아닌 수동으로 charging시킬 수
있는 장치
(119) 25.8 kV Gas Insulated switchgear
25.8kV GIS는 정격가스압력이 0.5 kg/㎠ 정도의 압력을 가진 Enclosure내에 차단기, 단로기, 계기용 변압기, 접지장치, 피뢰기 및 모선등 전 구성기기를 넣은 배전용 종합개폐장치로 MCSG(Metal Clad Switch Gear)가 가진 단점을 보완하며 기기면적 축소, 환경조화등의 장점으로 MCSG를 대체(代替)하여 사용되고 있다. CGIS(Cubicle Gas Insulated Switch Gear), M.V GIS(Medium Voltage GIS)
로도 불려진다.
(장점)○ 설치면적이 축소된다.
○ SF6 GAS 절연, 밀폐형으로 도체부분의 외부 노출이 없어 기기
점검, 보수 주기가 길어지며, 수명이 연장된다.
○ 공장조립에 의한 공기단축이 가능하며, 증설에 유리하다.
○ Voltage Indicator의 사용으로 밀폐공간내의 도체의 충전여부를
감지할 수 있어 안전확보가 가능하다.
(단점)○ 가스 밀폐 구조로 가스관리 및 기밀구조가 요구된다.
○ 구조상 변류기의 사용위치가 제한되어 보호맹점 구간이 발생
한다.
(120) 25.8kV의 구조
가. 외함(Enclosure)
○ Enclosure는 양질의 알루미늄 주물 4종 C(KS D6008, AC4C-T6)를 사용하며 모선,
차단부, 단로부는 각각 구획하여 설치한다.
○ Enclosure내에는 Gas누설 및 수분을 최소로 하기 위하여 O-Ring을 이용한 Gas 기밀
구조를 가지며 수분 및 기타 유해Gas를 흡착할수 있는 흡착제를 각 Gas 구획별로 설치 한다.
○ 내부 아크로 인한 이상 압력을 안전하게 방출할수 있도록 각 구획별 로 방출안전
장치를 설치한다.
○ 3상 일괄형 또는 3상 분리형으로 구분된다.
○ 온도변화, 조립시의 오차 및 콘크리트 기초의 상대부등 및 지진시 과도변위 등에
대처할수 있도록 변형을 흡수할수 있는 Bellows를 설치한다.
그림8-1. 25.8kV GIS 구조
나. 차단기
○ SF6 Gas가 채워진 외함내에 내장된 구조로 제작소에 따라 VCB
또는 GCB를 사용한다.
○ 차단기의 구조
- 차단기의 구성은 차단기, 차단기 지지대, 조임봉, 절연판, 고정 연결 구, 유연성
도체(Flexible Coductor), 베어링, 이동레버와 고정로드로 구성된다.
- 전류전송회로는 붓싱 도체, 연결부, 차단기 지지대, 차단기, 고정연결부, 유연성
도체와 연결Bus로 구성된다.
○ 차단기의 동작
● 전동조작
① 전원인가에 따라 차단기 Motor가 회전되어 투입스프링을 압축 되어 투입 준비
상태를 이루고 투입스프링이 완전 압축되면 투입스프링 위치 표시기가 동작
되어 완전 압축됨을 표시하며 Motor 는 정지한다.
② Close 신호에 의하여 전기회로가 Closing Coil에 연결되어
차단기가 투입되며 투입스프링이 이완됨과 동시에 개방스프링이 압축되어 개방
준비를 하며 차단기의 투입동작이 완료되면 연동하여 투입스프링을 압축하여
재투입을 준비한다.
⇒ 3단 개폐기의 전동조작중 또는 3단개폐기 수동조작을 위한 연동Flap의 위치
가 변경된 경우에는 전기적 투입조작은 불가능 하다.
③ Trip 신호에 의하여 전기신호가 Trip Coil에 공급되어 차단기는개방된다.
(121)3단 개폐기 (3 Way Switch)
○ 단로기 및 접지장치는 폐로-개로-접지의 3단 개폐기능을 갖추고 있 으며 원격제어
가능한 Motor 구동구조 및 현장 수동 조작 기구구조 로 구성되었다.
○ 에너지의 전달은 가동축(Actuation Shaft) → 조작레버 → 전달축→ 나사화된
봉(Threaded Rod) → 중간축(Intermediate Shaft) →연결기 → Push Pull Rod →
3단 스위치 Lever로 이어진다.
● 전동조작
단로기 조작스위치에 의하여 투입, 개방, 접지 조작 가능
● 수동조작
① 개방위치에서 투입위치로 조작
- 연동플랩을 왼쪽으로 회전시킨후
- 단로기 조작을 위하여 위쪽을 향한 레버를 똑바로 삽입한후
- 아래쪽으로 멈출때까지 돌린다.
- 위치표시기로 투입(수직)상태를 확인 한다.
② 투입위치에서 개방위치로 조작
- 연동플랩을 왼쪽으로 회전시킨후
- 단로기 조작을 위하여 아래쪽을 향한 레버를 똑바로 삽입한후
- 위쪽으로 멈출때까지 돌린다.
- 위치표시기로 개방(수평)상태를 확인 한다.
③ 개방위치에서 접지위치로 조작
- 연동플랩을 오른쪽으로 회전시킨후
- 접지개폐기 조작을 위하여 아래쪽을 향한 레버를 똑바로 삽입한후
- 위쪽으로 멈출때까지 돌린다.
- 위치표시기로 수평상태를 확인 한다.
④ 접지위치에서 개방위치로 조작
- 연동플랩을 오른쪽으로 회전시킨후
- 접지개폐기 조작을 위하여 위쪽을 향한 레버를 똑바로 삽입한후
- 아래쪽으로 멈출때까지 돌린다.
- 위치표시기로 수직상태를 확인 한다.
● 접지키 잠금장치 운전
분기모선을 접지시키기 위하여 접지키 잠금장치를 사용한다.
- 전원 공급 입출력회로의 차단기를 개방 한다.
- 재폐로 계전기를 OFF 시킨다
- 3단 개폐기를 개방 위치로 조작 한다.
- 3단 개폐기를 접지 위치로 조작 한다.
- 차단기를 투입조작 한다.
- 접지회로 Key 잠금장치를 작동하고 Key를 뻬낸다.
- 접지회로 Key 잠금장치가 작동되면 차단기는 전기적,기계적개방조작이
차단된다.
- 접지회로 Key잠금장치를 해제시키기 위해서는 역순 조작한다.
(123) 차단기의 유지보수
1. 66kV 이상 가스차단기
종류 | 주 기 | 점 검 항 목 | 비 고 |
보통 점검 | 3년 1회 또는 1,000회 개폐시 마다 | 1. 외부 일반점검 ○ 단자 연결 볼트너트 이완 여부 ○ 가스 밀봉 후 연결 볼트 이완 여부 ○ Counter 동작회수 기록 ○ 페인트, 녹슬음 점검 2. 조작기구 및 제어함 점검 청소 ○ 필요부분 윤활제 도포 ○ 스프링류의 변형, 절손, 녹슬음 유무 ○ 각부 볼트 이완 여부 ○ 히터작동 여부 ○ 배선정돈 및 볼트조임 3. 배관, 밸브류의 누기, 누유 Check 4. 보조접점, 보조계전기류의 접촉 상태 5. 각종시험 ○ 조작시험 ○ 투입, 개극시간 측정 ○ Trip Free 시험 ○ 각종 압력스위치 동작시험 ○ 절연저항 및 절연열화(Doble)측정 ○ 가스 누기 여부 *○ 부분방전 측정 ○ 가스중 수분 및 SO2측정 (점검 계획시 측정하여 점검 자료로 활용) ○ 콘덴서 용량 측정 ○ 주회로 저항 측정 ○ 결상보호장치 시험 | ○유압 작동식은 유압계의 정상 지시여부 측정 *표시항목은측 정기기가 있을 경우에 시행 |
종류 | 주 기 | 점 검 항 목 | 비 고 |
발췌 점검 | 6년 1회 (동일s/s,동일 년도설치분에 대하여1～2대를 발췌하여 점검) | 1. 정밀점검에 준한다 * 발췌점검 대상기기 선정시는 고장 전류 차단횟수, 부하전류 차단 횟수 등을 감안하여 최악조건 운전기기를 선정 | ○ 발췌점검 결 과에 따라 동 일s/s,동일년도 설치분에 대한 정밀점검 시행 여부 결정 |
정밀 점검 | 발췌점검과 정밀점검 필요시 또는 규정된개폐 장치 횟수도달시 *규정된 개폐 횟수 -고장전류차 단 : 20회 -정격부하전 류차단: 2,000회 | 1. 조작기구분 분해 점검 (필요시) 2. 차단부 분해점검 3. 각종 스프링 탄성, Stroke 변화상태점검 및 정비․교체 4. 보조계전기의 상태점검 상, 녹슬음 점검 5. 각종시험 ○ 최저 투입․개방 동작 압력 측정 ○ 접점 마모상태 측정 ○ 결상 보호장치 시험 6. 기타 보통 점검에 속하는 사항 | |
초기점검 | 운전개시후 1년이내 | 보통 점검에 준한다. | ○각종시험에 대하여는정밀 점검에 준하 여 실시 |
○ 23kV가스차단기: 23kV가스차단기(GCB) 점검은 23kV진공차단기(VCB)
점검에 준한다.
2. 유입차단기
종류 | 주 기 | 점 검 항 목 | 비 고 |
보통 점검 | 2년 1회 (조상설비비용은 1000회 개폐시 마다) | 1. 유량, 누유점검 및 발청개소 도색 2. 애자, 애관의 균열, 오손여부, 점검 및 청소 3. 조작기구부 ○ 회전부, 연결부, 핀부분 등에 그리스 주유 ○ 스프링류 : 변형, 절손, 녹슬음 점검 4. 주회로 단자 및 배선연결부 이완 여부 확인 5. 보조접점, 보조계전기류의 접촉 상태 6. 각종 시험 ○ 절연저항 측정 ○ 조작시험 ○ 투입개극시간 측정 ○ Trip Free 시험 ○ 절연유 내압시험 ○ 절연열화(Doble)측정 | ○ 필요시 청소 및 유주입 실시 |
정밀 점검 | 6년1회 (조상설비용은 2000회 개폐시 마다) | 1. 차단부의 분해점검 2. 조작기구부의 동작상태 점검 3. 각종 밸브류 동작상태 점검 4. 절연유의 여과 또는 교체 5. 각종 스프링의 변형, 손상, 녹슬음 점검 6. 롯드 조정 7. 보조계전기의 상태점검 및 교체 8. 최소 개폐동작 전압 측정 9. 붓싱 내부 절연유 점검 10. 기타 보통 점검에 속하는 사항 | |
초기점검 | 운전개시후 1년이내 | 보통 점검에 준한다. |
3. 진공차단기
종류 | 주 기 | 점 검 항 목 | 비 고 |
보통 점검 | 3년 1회 또는 1,000회 개폐시 마다 | 1. 외부 점검 ○ 주도전부 단자의 연결상태 점검 ○ 각종 볼트, 너트의 이완 여부 ○ 녹슬음 여부 2. 조작기구부의 점검 ○ 연결부, 활동부 등의 청소 및 그리스 주유 ○ 저압회로 배선정돈 및 볼트 조임 ○ 스프링의 녹슬음, 변형손상 점검 ○ 보조접점 및 보조계전기의 접점 상태 점검, 청소 ○ 조작기구부 분해점검 (필요시) 3. 제어회로 정돈 및 접속상태 4. 진공밸브 청소 5. 각종시험 ○ 조작시험 ○ 절연저항 및 잘연열화(Doble)측정 ○ 투입, 개극시간 측정 ○ 최소 개폐동작전압 측정(필요시) ○ Trip Free 시험 ○ Chattering Time 측정 ○ 주회로 저항측정 ○ V.I(Vaccum Interrupter)접점 소모측정 ○ 진공도 측정 | ○진공차단기 는 차단부를 분해할수 없 으므로 보통 점검으로 분 류 |
초기 점검 | 운전개시후 1년이내 | ○ 보통점검에 준한다 |
주) 1) 진공측정 : 기기 취급설명서에 의한 시험전압을 인가하여측정
(23kV VCB의 경우: 50kV 1분간 인가)
4. 단로기
종류 | 주 기 | 점 검 항 목 | 비 고 |
보통 점검 | 3년 1회 | 1. 개폐 동작상태 확인 2. 조작기구함 내 청소 및 볼트 조임 3. 접속부 마모상태 점검 및 청소 4. 애자균열, 오손여부 점검 및 청소 5. 각 연결부 볼트 조임 6. 각종시험 ○ 조작 및 인터록(관련 CB, DS, ES간) 시험 ○ 절연저항 측정 ○ 동작확인장치 동작시험 | |
정밀 점검 | 기기이상 발견시 | 1. 작동 불량시의 조작 rod 조정 2. 각종 보조계전기 불량 교체 3. 애자 교체 4. 고정자, 가동자의 접점 교체 5. 기타 보통점검에 속하는 사항 | ○ 보통점검, 과열 개소점검, 순시등에 의하 여 기기이상 발견시 시행 |
5. SF6절연기기(66kV이상 GIS)
종류 | 주 기 | 점 검 항 목 | 비 고 |
보통 점검 | 3년 1회 또는 1,000회 개폐시 마다 | 1. 차단기부 점검 ○ 가스차단기(66kV이상) 보통 점검 항 목에 준한다. 2. 단로기 ○ 조작기구 각부 볼트조임 및 활동부 주유 ○ 조작시험 ○ 관련기기간 인터록 시험 3. 모선, PT부 점검 4. 제어함 점검 ○ 각종 압력스위치 동작 시험 ○ 절연저항 측정 5. 기타 각부 외부점검 ○ 누유, 누기점검, 연결부 볼트 조임 | ○기기의 운휴 상태에서 가스 회수없이 점검 시행 ○ Doble Test 는측정가능시 시행 ○ 윤활제 도포 (제작자지정품 사용) |
발체 점검 | 6년 1회 (동일s/s,동일년도설치분에 대하여1～2cct를발췌하여 점검) | 1. 정밀점검에 준한다. * 발췌점검 대상기기 선정시는 고장전류 차단횟수, 부하전류 차단횟수 등을 감안하여 최악조건 운전기기를 선정 | ○ 발췌점검 결과에 따라 동일s/s,동일년도 설치분에 대한 점검시행여부 결정 |
정밀 점검 | 발췌점검 결과 정밀점검 필요시 또는 규정된 개폐 횟수 도달시 | 1. 차단부 점검 ○ 접촉자 마모상태 점검 조정 2. 단로기 접지장치부 ○ 조작기구 점검 및 조작시험 활동부 주유 ○ 개폐시간 측정 3. 제어함 점검 및 각종시험 ○ 보통점검에 준한다. 4. 기타 각부 점검 ○ 누유, 누기 점검 ○ 트립프리 및 각종 스위치류 점검 | ○ 흡습제 및 Gasket은개방 시마다 교체 ○ 윤활제 교환도포(제작자 지정품 사용) |
초기 점검 | 운전개시후 1년 이내 | 보통점검사 및 각종 시험에 속하는 사항 |
주) G,I,S의 정밀 점검은 제작업체 또는 점검전문업체에 의뢰하여 시행한다.
6. 23kV GIS
종류 | 주 기 | 점 검 항 목 | 비 고 |
보통 점검 | 3년 1회 또는 1,000회 개폐시 마다 | 1. 외부 점검 ○ 주도전부 단자의 연결상태 점검 ○ 각종 볼트, 너트의 이완여부 ○ 녹슬음 여부 2. 조작기구부의 점검 ○ 연결부, 활동부 등의 청소 및 그리스 주유 ○ 저압회로 배선정돈 및 볼트 조임 ○ 스프링류의 변형, 손상 점검 ○ 보조접점 및 보조계전기의 접점상태 점검 청소 3. 제어회로 및 접속상태 점검 4. 각종시험 ○ 조작시험 ○ 절연저항 측정 ○ 투입, 개극시간 측정 ○ Trip Free 시험 ○ Chattering Time 측정 ○ 주회로 저항 측정 ○ V.I접점 소모 측정 | |
발췌 점검 | 6년 1회 (동일s/s,동일 년도 설치분 에 대하여 1～2cct를 발 췌하여점검) | 1. 정밀점검에 준한다. * 발췌 점검 대상기기 선정시는 고장전류 차단횟수, 부하전류 차단횟수 등을 감안하여 최악조건 운전기기를 선정 | ○ 발췌점검 결과에 따라 동일s/s,동일 년도설치분에 대한정밀점검 시행여부결정 |
정밀 점검 | 발췌점검결과 정밀점검 필요시 또는 2,000회개폐 시마다 | 1. 차단부 분해 점검(필요시) 2. 조작기구부 분해점검(필요시) 3. 측정 및 시험 ○ 최소 개폐동작전압 측정(필요시) ○ 가스중 수분 및 SO2 측정 4. 기타 보통점검에 속하는 사항 | |
초기 점검 | 운전개시후 1년 이내 | ○ 보통점검에 준한다. |
7. 폐쇄형 개폐장치(M.C.S.G)
종류 | 주 기 | 점 검 항 목 | 비 고 |
보통 점검 | 3년 1회 (이동용 개폐장 치의 보통점검은 사용전,후에시행) | 1. 큐비클 내부 각 연결부 단자 조임 및 청소 2. 케이블 종단함 접속상태 확인 3. 접지선 접속부 접속상태 확인 4. 주회로 및 단로부 연결상태, 마모상태 점검 조정 5. 제어회로 연결부 접속상태 확인 6. 차단기 시험 ○ 차단기 점검항에 준한다. 7. 각종시험 ○ 절연저항 측정 ○ Sequence 시험 8. 큐비클 배기기 동작상태 확인 | |
초기 점검 | 운전개시후 1년 이내 | 보통점검에 준한다. |
※ 1) 스위치 하우스, 유니트 궤전장치도 이에 준함
2) 이동용 개폐장치도 이에 준함 (이동용 변압기에 부설된 개폐장치 포함)
8. 공기압축기
종류 | 주 기 | 점 검 항 목 | 비 고 |
보통 점검 | 100시간 또는 1년 1회 | 1. 공기 압축기 및 부속장치 ○ 윤활유 확인 및 보충․교체 ○ 공기여과기(Air Filter)점검, 청소 ○ 기름-물 분리기의 배수 ○ 공기탱크 점검 (누기, 배수) ○ 배관 밸브류 누기점검 ○ 기타 각부 동작상태 확인 및 청소 2. 제어반 제어장치 동작상태 확인 및 청소 3. 동작시험 ○ 각종 자동밸브 동작확인 ○ 안전밸브 동작시험 ○ 압력개폐기 동작시험 ○ 자동시동 및 정지시험 ○ 경보시험 ○ 공기 충진시간 측정 | |
정밀 점검 | 300시간마다 또는 3년 1회 | 1. 공기압축기 분해점검 *가. 크랭크실 내부 분해 점검, 청소 *나. 피스톤 분해점검 *다. 실린더 내면 및 흡입밸브, 배기밸브 점검 기름-물 분리기 점검 각부 축받이 점검 윤활유 교체 2. 각종 자동밸브 분해 점검 3. 기름펌프 및 Strainer 분해 점검 4. 연결기구 분해점검 5. 압력계 동작상태 확인 및 조정 6. 기타 보통점검에 속하는 사항 | *가. 크랭크실 축받이의 분해 점검은1,000시간 또는 6년 1회 *나. 피스톤 축받이의 분해점검은 1,000시간 또는 6년 1회 *다. B1형의 3단 흡입 및 배기밸브는 교환한다. |
(124) 보호계전기 개요
(1) 계전기( RELAY)
미리 규정된 전기량이나 물리량에 응동하여 전기회로를 제어하는 기능을 갖는 장치를 계전기라 한다.
(2) 보호계전기(PROTECTIVE RELAY)
전력설비에 발생하는 사고와 이상상태에 동작하여 피해의 감소를 도모하고
그 파급을 저지하기 위하여 적절한 지령을 주는 것을 목적으로하는 계전기를 말한다.
(3) 역할
(가) 이상부분을 정상으로부터 분리하여 정상부분이 이상부분의 영향을 받지
않도록 하며
(나) 이상부분의 운전을 정지시키며
(다) 이상부분을 정상으로 회복시키는 역할을 함으로서 발생된 외적 사고로부터 파급사고를 방지하여 안정된 전력계통을 유지하도록 한다.
나. 보호계전장치의 구성
(1) 보호계전기용. 계기용 변류기, 계기용 변압기
(2) 차단기 및 이의 제어회로
(3) 직류제어 전원
(4) 보조 통신설비
(5) 위의 설비와 보호계전기 연결장치
보호계전시스템의 구성
(125) 보호계전장치의 적용원칙
보호구간을 확실하게 보호하기 위하여 다음조건을 구비한다.
1) 신뢰성 확보(오. 부동작)
2) 선택성 구비(자기구간)
3) 협조성(전, 후위 계전기)
4) 양호한 감도(모든사고 감지)
5) 적절한 동작시간
6) 취급, 보수, 점검용이
7) 자동재폐로 실시(가공 송.배전)
(126) 주보호와 후비보호
(1) 주보호(Main Protction)
(가) 어느고장에 대하여 우선동작할 것이 기대되는 제일선의 보호방식 이다.
(나) 고장이 발생된 보호범위만을 선택차단하는 것을 제일의 목적으로 한다.
(2) 후비보호(Back-Up Protection)
(가) 주보호의 동작실패 또는 운휴에 대비하여 2차적인 보호기능을 수행 한다.
(나) 적용방식에 따른 분류
① RELAY BACK-UP
② BREAKER BACK-UP 방식
③ REMOTE BACK-UP 방식
(다) 보호구간은 주보호구간 전체를 포함하는 외에 인접된 전위보호구간 전구간에 대하여 충분히 동작하여야 한다.
(라)후비보호는 주보호가 정상적으로 동작할 것을 기다려 주보호 동작에 선행하지 않도록 하며 전위보호구간 보호계전기와 시간 협조를 추하여야 한다.
(마) 후비보호가 동작하면 주보호보다 일반적으로 정전구역이 넓어진다.
(127) 고장위치와 보호맹점
(1) 보호구역
보호계전기가 검출대상으로 하는 고장 또는 이상상태 즉 저주파수계전기, 과부하보호, 과전류계전기와 같이 계통의 이상상태를 검출하는 경우와 어느 특정한 고장(송전선의 2상단락 등)을 검출하는 경우에 따라 검출방법, 제어방법(보호계전기 동작시 제어 대상)이 다르며 여기서는 후자를 검출하는 보호계전기의 보호대상설비의 정전구역선정에 대하여 살펴보기로 한다.
(2) 보호계전기용 CT, PT위치
CT, PT의 설치위치에 따라 보호계전기의 보호구역이 결정되므로 보호 구역과 일치시키기 위하여
(가) CT는 가급적 차단기와 가깝게 다음과 같이 중첩하여 설치
(나) PT는 모선과 각 선로 인출전압이 같으므로 모선에 설치(모선이 차단기로 구분되는 경우는 모선마다 설치)
그 외 다음과 같이 특수한 경우가 있다.
① 재폐로용으로 선로전압 유무를 검출하는 PT는 선로에 설치
② 345kV 선로 및 345kV M.Tr 보호계전기용은 신뢰성을 높이기 위하여 Feeder 인출에 설치
(128)보호계전기의 종류
(1) 동작기구상 분류
- 가동코일형
- 가동 철심형 : 플런저형, 힌지형, 밸런스 빔형, 유극형
- 전류력계형
- 전자유도형 : 유도원판형, 유도원통형, 유도원환형
- 정지형, 정류형, 열동형 등
(2) 동작기능별 분류
- 전류계전기 : 과전류(지락), 부족 전류계전기, 비율차동계전기
- 전압계전기 : 과전압(지락), 부족 전압계전기
- 방향계전기 : 단락, 지락 방향계전기
- 거리계전기 : 모형, 임피던스형, 리액턴스형, 옴형
(3) 동작시간별 분류
- 한시형 : 정한시형, 반한시형, 반한시성 정한시형, 계단한시형
- 순시형(Instantaneous) : 일반으로 일정입력(200%)에서 0.2초 이내로
동작하는 경우
- 고속도형(High Speed) : 일반으로 일정입력(200%)에서 0.04초 이내로 동작
하는 경우
(129) 보호계전기 관리규정상 분류
- 갑종 : 345kV 전력설비(M.Tr 제외), 5MVA이상 발전기, UFR, 제주154kV
- 을종 : 갑종이외, 기계적 보호장치
(130) 보호계전기의 시험종별
- 준공시험 : 보호계전기의 신.증설, 대체시 자체특성 및 구성회로의 양부판정
을 위한 시험
- 정기시험 : 사용 계전기의 특성변화 여부를 판정하기 위하여 2년 1회 특성시험. 다만, 특수한 계전기의 시험주기는 형식, 특성 및 운용실적을 고려 하여 따로 정함.
- 임시시험 : 준공시험 및 정기시험 이외의 시험으로서 보호계전기의 재조정
또는 부.정동작, 원인규명시험등.
(131) 송전선 보호방식의 종류
가. 과전류계전방식(정한시, 반한시, 단계한시, 반한시성정한시)
나. 방향 과전류계전방식(단락, 지락 방향과전류방식)
다. 방향 거리계전방식(Impedance형, Reactance형, Ohm형, Mho형)
라. Pilot계전방식
ㅇ Wire Pilot : 전류순환방식, 전압반향방식
ㅇ Carrier Pilot
- 방향비교방식 : 상시 송출방식, 고장시 송출방식
- 위상비교방식
- 전송차단방식 : 직접 Underreach, 제어 Underreach, 제어 Overreach
ㅇ Microwave Pilot
ㅇ 광 Fiber Pilot
(132)송전선 보호방식의 성능 비교
항 목 보호방식 | 동작속도 | 검출감도 | 다상재폐로 적용의 난이도 | 자동감시 난이도 | 다단자 송전선의 사용여부 | 전송회호 |
과전류계전방식 회선선택방식 거리계전방식 방향비교방식 위상비교방식 전송전류차단방식 표시선계전방식 | 저 저 저 고 고 고 고 | 저 저 저 저 고 고 고 | 어려움 어려움 어려움 어려움 쉬 움 쉬 움 쉬 움 | 어려움 어려움 어려움 어려움 쉬 움 쉬 움 쉬 움 | 가 능 가 능 가 능 요주의 요주의 가 능 가 능 | - - - 전력선반송 마이크로파 마이크로파 Pilot Wire |
(133) 방향 과전류계전방식
가. 동작원리
ㅇ OCR에 방향성 요소를 부가
ㅇ 고장발생시 자단 전압과 전류의 상태를 비교하여 동작
방향과전류방식
나. 단락방향 과전류계전방식
ㅇ 기준벡타 : 전압
ㅇ 30o 진전류방식, 60o 진전류방식, 90o 진전류방식
ㅇ 근단 3상 단락사고시 전압이 0이 되면 부동작
- 전압회로에 기억장치를 넣는다.
- 계전기의 감도를 높이고 후비보호를 고려한다.
다. 지락방향 과전류계전방식
ㅇ 비접지계통 : 대지충전전류(90o 진상)로 동작하는 것
ㅇ 저항접지계통 : 저항분 전류(0o)로 동작하는 것
ㅇ 직접접지계통 : 송전선 임피던스 전류(1mp.각)로 동작
- 고장점이 가까울 때 : 극성기준은 영상전압
- 고장점이 멀 때 : 극성기준은 영상전류
(134) 방향 거리계전방식
가. 동작원리
ㅇ 송전선의 단락보호, 지락보호에 적용
ㅇ 계전기 설치점의 임피던스(Z=V/I)측정
ㅇ 전기적 거리를 측정하여 고장구간을 선택차단시킴
ㅇ 3단계 한시 거리계전방식
- Zone-1 : 85% 구간, 순시(고속도)
- Zone-2 : 120～150% 구간, 20～24 Cycle 지연동작
- Zone-3 : 225% 구간, 80～120 Cycle 지연동작
방향 거리계전방식
나. 장단점
ㅇ 장 점
- 건전상태와 고장상태 식별 능력 우수
- 보호구간 명확
- 고장전류의 크기에 무관
ㅇ 단 점 : 자기구간(100%) 내에서 지연차단(85% 이상)의 단점 있음
(135) 종류
ㅇ Impedance형 : 임피던스의 크기에 따라 동작
ㅇ Reactance형 : 리액턴스의 크기에 따라 동작
ㅇ Ohm형 : 저항성분의 크기에 따라 동작
ㅇ Mho형 : 임피던스 및 위상각에 따라 동작(방향성 있음)
아-크 임피던스의 영향을 받는다.
※ 일반적으로 Mho형 ＋ Reactance형 조합 사용
(136) 거리계전기 적용시 문제점과 대책
문 제 점 | 대 책 |
ㅇ ARC Impedance 영향 | Reactance형과 조합사용 |
ㅇ 전압상실시 오동작 | 트립회로에 OCR 직렬 연결 전압평형계전기로 트립회로 Lock |
ㅇ 분류효과 | 다단자로 구성된 경우 사고점까지의 거리 측정 불능(그림 참조) |
ㅇ 동기탈조시 오동작 (Out of Step) | 동기탈조검출계전기 적용(그림 참조) 154㎸ 계통 : Trip Lock(Z-3동작) 345㎸ 계통 : 회복가능 Trip Lock 회복불능 Trip |
만큼 Undereach하게 된다.
분류효과
동기탈조 검출 및 DC SEQ.
(137) 표시선 계전방식
가. 전류순환방식
ㅇ 동작원리
- 보호구간의 각 단자에서 고장상황을 수시로 정보 교환
- 외부사고 : 전류는 표시선을 환류하고 억제코일로 흐름
- 내부고장 : 표시선간 전압이 인가되어 양단 CT의 전류벡터차 만큼 동작코일로 흘러 동작
전류순환방식
ㅇ 장단점
- 장 점 : DZR에서 자기구간의 100%를 고속도 차단불능 보완
기기보호용 DCR을 송전선 보호로 확대 적용
통신수단으로 Polot Wire사용(경제적 거리 10～20㎞)
- 단 점 : 표시선 단락시 부동작, 단선시 오동작 우려 있음
표시선 감시반 설치(단선, 단락, 지락 검출)
나. 전압방향방식
ㅇ 동작원리
- 전류순환방식과 비교하여 표시선을 교차결선함
- 동작코일과 억제코일의 위치가 반대로 취부
ㅇ 장단점
- 원리적으로 내부고장 검출 확실하고 상시감시 용이
- 유도장해의 영향으로 오동작 우려가 있다.
(138) 반송계전방식
통신수단으로 Carrier Wave를 사용하며 송전선 긍장에 무관하고 원리상 방향비교방식, 위상비교방식과 전송차단방식이 있다.
가. 방향비교방식
ㅇ 동작원리
- 보호구간 양단에 방향성계전기 설치하여 내,외부사고 판별
- Carrier Wave 사용하여 서로 정보전달
- 내부사고 : 양단 계전기 동작 → 반송파 정지 → 양단 동시 트립
- 외부사고 : 양단 계전기 동작 → 반송파 송출 → 트립저지
ㅇ 장단점
- 장 점 : 보호구간 내부의 사고는 100% 고속도 차단 보호
- 단 점 : 장치비 고가(외부방향검출계전기, 신호장치, 신호비교계전기 등) 계전 기의 접점 구성이 복잡하여 유지보수가 어렵다.
나. 위상비교방식
ㅇ 동작원리
- 보호구간 양단의 고장전류 위상으로 내, 외부사고 판별
- 외부사고 : 전류위상 역위상
- 외부사고 : 전류위상 동상
ㅇ 장단점
- 장 점 : 내부고장 100% 고속 차단 가능하고 PT가 필요없다.
- 단 점 : 위상파형이 찌그러짐 없이 전송되는 송수신 장치 필요
시간 지연없이 상대단 신호를 비교하는 위상비교가 필요
송전선로 중간에서 분기부하가 있으면 특별대책 필요
원리적으로 동기탈조에 적응할 수 없다.
다. 전송차단방식
ㅇ 동작원리
- 내부사고에만 동작하는 계전기(Z-1 : 80%)를 양단에 설치
- 계전기 동작 자단 차단기 → 트립
상대단 차단지령 송출
- 직접 Underreach : 수신신호만으로 트립
제어 Underreach : 수신신호＋고장검출 계전기로 동작
제어 Overreach : 수신신호＋자단 내부방향계전기로 동작
(139)재폐로 방식
가. 목 적
ㅇ 계통안정도 향상
ㅇ 송전용량 증가
ㅇ 계통사고시 자동복구(단, 케이블 계통은 재폐로를 적용하지 않음)
(140)종 류
ㅇ 단상재폐로
ㅇ 3상재폐로
- 동기검정방식 : 345㎸(±30o , 정격전압×80%)
154㎸(±25o , 정격전압×80%)
- 조류검출방식 : 충전전류 × 200%
재폐로계전기 정정(정정지침
선로 전압별 | 속 도 | 정 정 시 간 |
345㎸ | 고속 1회 | 1Φ 48㎐ 3Φ 24㎐ 1Φ ＋ 3Φ |
154㎸ | 고속 1회 | 3Φ 18㎐ |
66㎸ | 중속 1회 | 3Φ 15㎐ |
22.9㎸ | 저속 2회 | 3Φ 0.5초, 15초 |
6.6㎸ | 저속 2회 | 3Φ 15초, 15초 |
(141) 변압기 보호장치
ㅇ 기계적 보호장치 : Buchholtz Relay, Sudden Pressure Relay
Thermometer, Oil Level Guage
ㅇ 전기적 보호장치 : 비율차동계전방식(Ratio Differential Current Ry)
(142) 비율차동계전방식 (RDCR : Ratio Differential Current Relay)
가. DCR 구성요소
ㅇ 전류차동요소(MU)와 고조파 억제요소(BU)
ㅇ 과전류 순시 트립요소
ㅇ 주접점, 보조접촉기, 동작표시기등
나. 동작원리
ㅇ 전류계전기 일종으로 동작, 억제코일이 있어 비율특성 부여
ㅇ 두가지 전기량()의 차가 정정치(40%) 이상일 때 동작
- 정상, 외부사고 :
- 내부사고 :
다. 비율특성(40%) :
ㅇ ULTC 변동 + Mismatch율 : ±15%
ㅇ 발생가능 오차 : ±18%
- CT 오차 : ±5×2=10%
- RY 오차 : ±5%
- CT 2차배선, CT 부담오차 : ±2%
- 기타 : ±1%
ㅇ 여 유 : ±2%
3. DCR 적용시 문제점과 대책
문 제 점 | 대 책 |
가. 위상각 오차발생 | - 변압기 결선과 반대로 CT결선 (예, 변압기 결선이 D-Y이면 CT는 Y-D결선) |
나. 전류시 불일치 | - 보상 CT(CCT)를 사용하여 평형 유지 |
다. CT특성 불일치 | - 비율특성(40%) 부여(Mismatch+ULTC+오차+여유) |
라. 여자돌입전류에 의한 오동작발생 | - Trip Lock법(변압기 투입후 일정시간동안 트립회로 Lock) - 감도 저하법(UVR사용 투입후 일정시간 동안 By-Pass시킴) - 고조파 억제법(2고조파성분으로 억제력 발생) |
(143) 과전류 계전방식
- 소용량 변압기나 대용량 변압기는 후비보호 및 과부하 보호를 목적으로 적용
- 과전류계전기의 반한시요소 동작치는 정격부하전류의 150% 정도로 하고 동작시간은
외부고장시 인접구간의 보호장치와 보호협조
- 내부구간 고장시 신속한 동작을 위해 순시 과전류요소가 부가된 계전기를 적용하며,
순시요소의 동작치는 일반적으로 상대단 모선고장전류의 250%정도
(144) 거리계전방식
- 계전기가 설치된 곳의 전압과 전류를 각각 측정하여 고장점까지의 전기적거리(임피던 스)를 측정하고 그 값이 정정값 이내이면 동작하는 방식으로 변압기의 후비보호 방식
으로 사용
- Auto Tr.과 같이 임피던스가 작은 변압기가 초고압계통에 적용되는 경우에는 1차 사고 나 2차 사고시 고장전류에 큰 차이가 없어 과전류계전 방식에 의한 후비보호가 곤란
하여 거리계전방식을 채용
(145) 조상설비 보호방식
전력계통의 전압조정, 역률개선, 전압변동경감, 송전용량증대 등의 목적으로 사용하는
조상설비의 보호방식은
(1) 전력용 콘덴서(Static Condenser : SC)
(가) 계통이상시 보호
- 과전압보호 : 유도형 한시 OVR
- 저전압보호 : 유도형 한시 UVR
(나) 콘덴서 내부사고 보호 : 과전류 계전기
(다) 콘덴서 내부소자사고 보호 : 전압 평형 계전기(VBR)
(2) 분로 리액터(Shunt Reator : SR)
(가) 단락, 지락 주보호 : 전류비율 차동 계전기(DCR)
(나) 단락사고 후비보호 : 과전류계전기(OCR)
(다) 지락사고 후비보호 : 지락 과전압계전기(OVGR)
(146) 모선구성 및 선택방식
가. 모선구성 : 단모선, 이중모선 4 BUSTIE방식, 환상모선, 1.5CB 모선
나. 선택차단 : 일괄선택, 분할선택, 일괄분할선택 방식
(147) 전류비율차동방식
가. 동작원리
ㅇ 각 선로마다 변류기를 설치하여 동상간을 병렬로 결선
ㅇ 차동회로에 동작요소(OC)와 억제요소(RC)를 설치하여 비율에 따라 동작
나. 장단점
ㅇ 장점 : 비교적 간단
ㅇ 단점
- 선로수가 많을때는 실용상 문제 발생 우려
- CT 회로 오접속시, 어느 한 선로 CT불량시 오동작
- 이중모선의 CT 2차 회로절체시 오동작 우려
전류비율차동방식
(148) 전압차동방식
가. 동작원리
ㅇ 전 회선의 CT를 병렬 접속
ㅇ 차동회로에 전압차동계전기(고임피던스 내장) 연결
ㅇ 외부사고 : 차동회로의 높은 임피던스로 CT 2차회로를 환류
ㅇ 내부사고 : CT 2차회로를 환류할 수 없어 계전기 동작 고전압 발생시는
전류계전기가 동작한다.
ㅇ 전압계전기와 병렬로 전류계전기 설치
나. 장단점
ㅇ 장 점
- CT가 포화되어도 오동작하지 않는다.
- 신뢰도가 높다.
- 전용 변류기가 필요하다.
ㅇ 단 점
- 이중모선의 변류기 2차회로 절체시 계전기의 오동작 우려가 있다.
전압차동방식
(149) 공심변류기 방식
가. 동작원리
ㅇ 공심변류기를 사용하여 2차를 병렬로 접속
ㅇ 상시 부하상태나 외부사고시에는 2차 유기전압의 합은 영
ㅇ 내부사고시는 합성출력전압이 발생하여 계전기 동작
나. 장단점
ㅇ 장 점
- 철심이 없어 CT 포화에 따른 오차의 영향이 없다.
- 결선이 간단하고 변류기 2차회로 절체시 오동작하지 않는다.
ㅇ 단 점
- 외부자계의 영향을 받는다.
- 2차 출력이 적기 때문에 고감도 계전기 필요
공심변류기 방식
(150) 위상비교방식
가. 동작원리
ㅇ CT 2차 전류 위상만으로 고장위치를 판별
- 내부사고 : 각 Feeder의 모선 유입전류가 동상
- 외부사고 : 각 Feeder의 모선 유입전류가 역위상
ㅇ TL(Transactor)→ + 반파(동작력) → OR회로(위상비교)
- 반파(억제력)
나. 장단점
ㅇ 장 점
- 오차 전류로 인한 오동작이 없다.
- 전용의 CT 필요하지 않다.
- 모선구성에 따라 보호회로 변경 용이
ㅇ 단 점 : 외부 유출전류가 있을 때는 부동작 우려
위상비교방식
(151) 방향비교방식
가. 동작원리
ㅇ 각 회선에 전력방향계전기 설치하고 그 접점을 조합하여 검출
- 내부사고 : 내부방향 동작, 외부방향계전기 부동작시 동작
- 외부사고 : 외부방향계전기 Trip Lock
ㅇ 고저항 접지계통에 사용
나. 장단점
ㅇ 단 점
- 회선수가 많으면 접점회로가 복잡
- 동작시간 협조가 필요
방향비교방식
(152) 차폐모선방식
가. 동작원리
ㅇ 모선전체 및 각상을 차폐 케이스에 넣어서 절연 격리시킨다.
ㅇ 차폐 케이스를 접지하고 지락계전기 결선하여 사고 검출
나. 장단점
ㅇ 장 점 : 보호면에서 거의 완벽
ㅇ 단 점 : 설치비 고가
차폐모선방식
(153) 모선보호 적용시 유의사항
가. 고장검출계전기 병용
ㅇ 오동작 방지를 위하여 신뢰도 높은 UVR 병용
ㅇ 트립조건 : 모선보호계전기 동작 + UVR 동작
나. CT 위치
ㅇ 중첩보호시킬 것
ㅇ CB 양측 CT 사용 : 모선보호용 → 선로측, 선로보호용 → 모선측
ㅇ 단독 CT 사용 : 선로측에 설치
다. CT 구비조건
ㅇ 모선보호용 전용의 CT사용
ㅇ 동일 특성, 동일 변류비 CT사용
ㅇ 최대고장전류 < 과전류 정수
ㅇ RY+Cable부담 < 정격 부담
바. 345㎸ 보호방식
(154) 345㎸ 보호계전시스템의 특징
가. 2계열화 보호(CT, DC, Trip Coil)
나. 탈조검출방식 구비
다. 차단실패 보호방식 적용(B/F : Breaker Failure)
라. 1φ, 3φ, 1φ＋3φ 방식
마. Line C.P.D 설치
345㎸ 보호시스템
(155) 345㎸ 송전선로 보호
가. 1차 주보호(1st Main Protection)
ㅇ 전력선 반송 방향비교 고장시 트립저지 방식
ㅇ 단락, 지락보호용 : MHO형 거리계전기
ㅇ 측정요소(Measuring Unit) : Z-1, Z-2 후비보호
ㅇ 기동요소(Starting Unit) : Carrier Trip, Z-3
ㅇ 외부고장시 C/R 저지신호송출용 : Imp형 DZR(단, 지)
ㅇ 고장검출계전기 : OCR(고속도)
ㅇ PT Fuse 단선검출 : Fuse Failure 검출기
나. 2차 주보호(2nd Main Protection)
ㅇ 전력선 반송 전송차단 제어 Underreach 방식
ㅇ 단락, 지락보호용 : MHO형 거리계전기
ㅇ Z-1 요소 : 자단 트립, 트립신호 발신
ㅇ 고장검출계전기 : OCR(고속도)
ㅇ C/R Set 2 Channel 중 하나만 사용하나 B/F 발생시 2조 모두 사용
다. 탈조검출방식
ㅇ 트립저지 계전기 : 선로용 단락 DZR
ㅇ 트립 계전기(Blinder OHM형) : 회복 불가능 탈조발생시
라. 차단기 후비보호방식 (Breaker Failure Protection)
ㅇ 어떤 원인이던 차단기 부동작시 인접 차단기 트립시킴
ㅇ 동작조건 : 주보호계전기 ＋ OCR(50) ＋ Timer(8～12 Cycle)
86동작 → 자단 차단기 트립 →
→ C/R Set CH 1, CH 2 동시 발진
상대단 수신 → 차단기 트립
(156) 최근의 송전선 보호방식
우리 계통의 154kV, 345kV 송ㅇ전선 보호에 적용하는 보호계전기는 1991년도부터 Digital화하여 2010년 경에는 모든 송전선 보호반이 Digital로 대체될 전망이다.
보호계전방식은 154kV 송전선은 방향비교 트립저지방식 또는 PCM전송 전류차동 방식을, 345kV 송전선은 제1주보호에는 방향비교 트립저지방식 제2주보호에는 제어언더리치 전송차단방식 또는 PCM전송 전류차동방식을 시설하고 있다.
(가) 154kV 송전선 보호
현재 154kV 송전선보호에 사용되는 디지털 보호반( 방향비교 방식)의 주요 특성을 소개하면 다음과 같다.
① 주보호
- 보호방식 : 방향비교 트립저지 방식
- 내부고장 검출요소( C/R TRIP용) : Zone-2요소와 겸용 또는 별도구비
- C/R 트립저지신호 송출요소 :별도두비
- 통신장치 결합 : ON/OFF 접점 결합 방식
② 후비보호
- 3단계 (Zone-1,2,3) 한시 방향 거리계전방식
③ 동기탈조검출 기능
- 별도 요소에 의해 동기탈조 검출
- 탈조시 Z-1, Z-2, C/R Trip 저지, Z-3Trip 허용
④ PT Fuse 불량검출
- PT 전압상실시 거리계전기 동작저지 경보
⑤ 영상전류 보상 기능
⑥ 2선 지락시 앞선상 Overreach 방지대책 구비
⑦ 병행 2회선 선로에서 고장전류 반전에 의한 C/R 오동작 방지 대책구비
⑧ 선로고장시 고장점 표정(Line Fault Location)
⑨ 중조류에 의한 오동작 방지대책 구비
⑩ 선로단선고장 (Open Circuit)검출경보
⑪ 고장검출요소를 구비하여 거리계전기 오동작방지 기능구비
⑫ DC전원 이상시 계전기의 오동작 방지 및 경보
⑬ Pilot Channel을 수동 및 자동검출 기능 구비
⑭ 자동재폐로 기능
⑮ 상시감시 및 자동점검
- CT, PT 회로 및 입력부(T/D, Filter, S/H, Mux, A/D converter등)
- CPU
- 기억장치(RAM, ROM)
- 정정부
- 디지털신호 입출력부(DI, DO회로)
- 차단회로
- 전원회로
(나) 345kV 송전선로
345kV 송전선보호에 사용하는 보호반중 현재 도입되는 디지털 보호반에서 요구하는 주요기능은 다음과 같으며 기존 운전중인 방식과는 다소 차이가 있다.
① 제1, 제2 주보호반 공용(방향비교, 전송차단 방식)
- 거리계전기 동작특성을 사변형 또는 Variable Mho
- 후비보호는 3단계 (Zone-1,2,3)한시로 한다
- 3상 및 1상 Trip기능을 구비해야 한다.
- 고장선로 수동투입 (Switch on to fault)시 순시차단 기능 구비
- Stub Protection (맹점보호) 기능을 구비
- PT Fuse 불량검출 기능
- 영상전류 보상기능
- 2선 지락시 앞선상 Overreach 방지대책
- 선로 고장점 표정(Line Fault Location)
- 중조류에 의한 오동작 방지기능 구비
- 송전선 단선고장 (Open Line Fault)검출 구비
- 거리계전기 동작 Supervising 기능
- 동기탈조시 C/R, Zone-1,2 Trip은 저지하고, Zone-3 Trip은 허용 - DC 전원 감시기능
- 계전기의 상시감시 및 자동점검
② 제1주보호반 고유특성(방향비교 방식)
- C/R Trip을 위한 내부방향요소로 Zone-2요소 겸용 또는
별도 구비
- C/R Trip 저지신호 송출용 외부방향 요소 별도 구비
- 동기탈조시 Trip기능 구비
- 병행 2회선에서 고장전류 반전에 의한 C/R 오동작 방지 기능
- Pilot Channel 자동점검 기능
③ 제2주보호반 고유특성(전송차단 방식)
- Zone-1 동작시 Trip 및 전송차단 신호송출
- Zone-2요소에 의한 전송차단 Trip 허용 및 Zone-2 한시 Trip
- 통신장치는 전력선 반송을 사용할 경우 주파수 편이방식(Frequency shift king)으로 통신장치 2조를 시설하고 PUTT시에는 1조만 사용하고
B/F에 의한 전송차단시에는 2조 모두 사용한다.
- 상대단 차단기가 개방된 경우에도 PUTT Trip가능
- 자동재폐로 기능을 구비하고 3상 또는 1상+3상 재폐로 기능을 선택할 수 있어야 한다
④ 제2주보호반 (PCM 전류 차동방식)
- 통신회선은 광통신을 이용하고 (Micro wave도 가능)전송속도는 64Kbits/sec로 한다.
- 각 상별로 독립된 전류비율차동계전기 요소를 구비하며 3상, 1상+3상, Multi phase Trip 기능을 구비하고 스위치로 선택한다.
- 영상전류를 검출하는 기능 구비
- Stub Protection 기능 구비
- 외부 신호에 의한 전송차단 기능 수행
- 전송회호 이상시 오동작 방지
- 전력선 단선고장 검출기능
- 양단이 동시에 Sampling 하도록 자동점검 기능 및 전송시간지연 자동보상기능을 구비
- 선로 충전전류 보상기능을 구비
- 자동재폐로 기능을 구비하고 3상, 1상+3상, 다상 재폐로 기능을 선택할 수있어야 한다.
- 상시감시 및 자동점검기능을 구비하며 154kV 송전선에 사용하는 디지털계전기와 동일범위 감시
(157)고장분석장치
(1) Fault Recorder
(가) 설치목적
보호계전장치와 연계하여 설치 운전하고 있는 F/R는 전력계통에서 고장이 발생한 경우 전압, 전류등 전기적 현상과 보호계전장치들의 동작사항을 기록하게 하여
그 결과로로 사고현상을 해석하며 보호계전기 동작사항과 비교분석하여 전력계통 고장원인을 규명하기 위한 장치이다.
(나) 구성
전원장치부, 전압전류등의 파형을 기록하는 Analog Channel과 접점의 상태를 기록하는 Event Make Channel로 구성됨
(다) F/R의 입력
① Starting Sensor
- 저전압 : 정격전압의 70% 정도에 동작
- 영상과전압 : Open-Delta 전압의 5～35%에 동작
- 영상전류 : M.tr N.C.T 2차 정격전류의 20%에 동작
② Analog Input 결선
- BUS전압 : 43PD를 경유하지 않고 직접입력
- 선로전류 : Meter용 C.T의 최종단에서 입력
- 중성점 전류 : 변압기 중성점 CT에서 보호계전기를 경유한 최종단에서
입력
③ Event Input 결선
- CB Trip 지령 : 보호배전반의 F/R용 인출접점 혹은 Triping Relay의 최 종단에서 입력
- C/R 송 수신, Stop : 보호배전반의 F/R용 인출접점, C/R Set의 Monitor 접점. C/R 회로의 최종단 단자순으로 입력
- Rec, P/W 감시 : 보호배전반의 F/R용 인출접점 혹은 보호배전계전기
최종단에서 입력
(158)재폐로 방식
ㅇ 1Φ, 3Φ, 1Φ＋3Φ 방식(고속 1회)
ㅇ 동기점검방식, 전압검출방식
ㅇ 후비보호 계전기 동작시 재폐로 방지
(159)345㎸ 변압기 보호
ㅇ 주보호 : DCR(4권선형, 고조파 억제요소 부가)
ㅇ 후비보호 : EHV Back - Up (1차, 345㎸) 단락 - 2단 단락 DZR
HV Back - Up (2차, 154㎸) 지락 - DOCGR
LV Back - Up (3차, 23㎸) 단락 - OCR
지락 - OCGR
(160) 345㎸ 모선보호
ㅇ 전압차동방식 적용
ㅇ 2 계열보호를 하며 오동작을 방지하기 위하여 AND 조건임.
ㅇ 모선 보호용 변류기의 유의사항
- 모선보호 전용의 변류기 사용
- 각 계열마다 독립하여 설치
- 전압차동방식의 경우 동일특성, 동일 변류비의 변류기 사용
- 외부사고에 오동작하지 않도록 포화특성에 유의
(161) 고장분석장치
(1) Fault Recorder
(가) 설치목적
보호계전장치와 연계하여 설치 운전하고 있는 F/R는 전력계통에서 고장이 발생한 경우 전압, 전류등 전기적 현상과 보호계전장치들의 동작사항을 기록하게 하여 그 결과로로 사고현상을 해석하며 보호계전기 동작사항과 비교분석하여 전력계통 고장원인을 규명하기 위한 장치이다.
(나) 구성
전원장치부, 전압전류등의 파형을 기록하는 Analog Channel과 접점의 상태를 기록하는 Event Make Channel로 구성됨
(다) F/R의 입력
① Starting Sensor
- 저전압 : 정격전압의 70% 정도에 동작
- 영상과전압 : Open-Delta 전압의 5～35%에 동작
- 영상전류 : M.tr N.C.T 2차 정격전류의 20%에 동작
② Analog Input 결선
- BUS전압 : 43PD를 경유하지 않고 직접입력
- 선로전류 : Meter용 C.T의 최종단에서 입력
- 중성점 전류 : 변압기 중성점 CT에서 보호계전기를 경유한 최종단에서
입력
③ Event Input 결선
- CB Trip 지령 : 보호배전반의 F/R용 인출접점 혹은 Triping Relay의
최종단에서 입력
- C/R 송 수신, Stop : 보호배전반의 F/R용 인출접점, C/R Set의 Monitor 접점. C/R 회로의 최종단 단자순으로 입력
- Rec, P/W 감시 : 보호배전반의 F/R용 인출접점 혹은 보호배전계전기
최종단에서 입력
(마) 고장기록장치 유지보수 요령
① 각 기록장치의 점검은 보호배전반 운전지침 3,2,3항 보호배전반 일일점검에 준하여 시행하고 수동조작 시험은 월 1회 실시 점검결과 및 시험 기록지를
별도 보관한다.
② 고장기록장치 동작시 여백에 변전소명, 고장시간, 동작Target, 당시부하,
근무자 성명등을 기록하여 관련부서로 즉시 송부한다.
③ 고장발생시 관련부서에 수리 의뢰하여 장기간 운휴되는 일이 없도록 한다.
④ Event 입력요소는 가능한 예비점점을 사용하고 345kV선로에 설치되는 경우
DC 전원이 혼촉되지 않도록 주의 해야함.
⑤ AC 입력요소 결선시 극성에 유의하고 345kV선로에 설치시 2nd main CT를
사용바람.
⑥ 고장기록장치 유지보수용 소모품(기록지)은 관계부서로 사전에 청구하여
확보하기 람.
⑦ 고장기록장치의 조작은 각 지침서에 의한다.
(2) Event Recorder
기능 : 전기적, 기계적인 접점의 상태변화를 연속적으로 관찰하여 접점의 동작시 간 및 동작순서를 숫자와 문자를 사용하여 자동적으로 기록하는 장치
(3) Line Fault Recorder (LFL : 송전선 고장점 표정장치)
기능 : 송전선로에 사고가 발생시 사고점까지의 거리 및 사고발생시간을 측정하여 표시해주는 장치
(4) Transient Recorder
기능 : 전력계통에서 발생되는 비정상적인 상태, 과도상태등의 고장정보를 자동으 로 취득하고 사용자가 Package 프로그램을 이용하여 취득된 정보를 분석, 전력계통의 과도현상 및 고장점 까지의 거리를 계산할 수 있는 설비
구성 : 고장정보를 자동적으로 취득하는 본체(TR-1620)와 본체를 제어하고
고장정보를 분석하는 Computer로 구성
(5) 고장분석장치의 기능별 분류
우리계통에 적용중인 고장분석장치는 분석자료의 정보량에 따라 설비의 종류가
다르므로 발, 변전소별 중요도에 따라 시설기준을 마련하기 위하여 다음과
같이 분류, 사용함.
(가) A형 장치(다기종 고장분석장치)
Fault Recorder, PQVF, Line Fault Location 기능을 통합한 형태의 Transient Recorder로서 현장 취득자료를 전송할 수 있으며 다음의 고장정보를 제공함
○ Fault Recorder 기능
- 고장발생 및 지속시간
- 고장전후 전압, 전류의 크기 및 파형의 진행상태
- 보호계전기, 차단기등 각종 Event의 동작상태
○ AC Caculation 기능
- 고장전후 유, 무효전력, 전압, 주파수 등의 변화
- Harmonic Analysis 기능
- Fault Location 기능
- 취득자료 전송기능
(나) B형 장치(일반신형 고장분석장치)
최근 개발된 Digital형 설비로 일부 Modem의 부가 또는 보완으로 자료전송기능 수행이 가능하며 다음의 고장정보를 제공함
○ Fault Recorder 기능
- 고장발생 및 지속시간
- 고장전후 전압, 전류의 크기 및 파형의 진행상태
- 보호계전기, 차단기등 각종 Event의 동작상태
○ 취득자료 전송기능
(다) C형 장치(구식화 고장분석장치)
기계식 또는 Analog 전자식 설비로서 장기 사용으로 노후화된 구식장비이며
다음의 고장정보를 제공함
○ Fault Recorder 기능
- 고장발생 및 지속시간
- 고장전후 전압, 전류의 크기 및 파형의 진행상태
- 보호계전기, 차단기등 각종 Event의 동작상태
(162) NGR 단선보호용 OVGR
(1) NGR 설치 목적
NGR( Neutral Ground Reactor: 고장전류 제한장치)는 지락 고장시 전력용 변압기에 유입하는 고장전류 크기를 제한하여 지락 고장전류에 의한 스트레스를 줄임으로써 주변압기 고장예방
(2) 변압기별 리액터 규격
주변압기용량 ( MVA ) | 결선 방식 | 리 액 터 ( Ohm ) | 연 속 전 류 ( A ) |
30/40 | Δ - Y | 0.4 | 350 |
30/40 | Δ - Δ - Y | 0.6 | 350 |
45/60 | Δ - Y | 0.4 | 500 |
45/60 | Δ - Δ - Y | 0.6 | 500 |
(3) 보호단선도
(4) 지락과전압 계전기 (59G)
(가) 지락과전압 계전기
NGR 내부권선이 단선되면 주변압기는 비접지 운전이 되어 지락 과전류계전기는 응동할
수 없게 되므로 설비의 파급고장을 막기 위하여 22.9kV 모선에서 영상전압을 검출하여
동작하도록 한 보호계전기로서, 59G(T) 동작시는 Lock Out Ry (86T)를 동작시켜
해당 BANK의 1,2차 차단기를 차단하도록 되어 있음.
59GA : PT회로 이상감시 (경보)
(나) 43GPT(영상전압 절환SW)는 현재 해당 BANK로 운전하고 있는 23kV 모선측 PT전압 이 보호계전기(59G)에 인가되도록 반드시 선택운전
(#1 BUS 또는 #2 BUS)
(다) PT (22.9 kV/ / 110-110/)회로에서 결상되면 불평형 전압발생
(5) 정정기준
(가) 경보요소 : 59GA
○ Tap : NGR 정상시 최대 불평형 부하전류(30% In)가 흐를 때 NGR 양단에서
발생하는 영상전압 이상
○ Lever : NGR 정상시 및 22.9kV 모선 1선 지락시 51SN과 협조
(1.5 ～ 2.0 Sec 정도 )
(나) Trip요소 : 59GT
○ 순시요소 : NGR 정상시 및 22.9kV 모선 1선 지락시 발생하는 영상전압 이상 (120V 이상 )
○ 한시요소
- Tap : PT 1상 전원 상실시 발생하는 최대 영상전압 이상(70V 이상)
- Lever : NGR 정상시 및 22.9kV 모선 1선 지락시 51SN과 협조(1.5 ～ 2.0 Sec
정도 )
(6) 보호특성
(가) NGR 정상, 설비 무고장
○ 최대 불평형 전압 : 5.7V(불평형률 30%시 발생하는 영상전압)
○ 59GA : 부동작 (최대 영상전압의 1.5배 이상 정정 : 10V 이상)
○ 59GT : 부동작 (정정치 : 순시 120V, 한시 70V 이상)
(나) PT전원 1상 또는 2상 상실시
○ 최대 영상전압 : 63.5V±4% (66V)
○ 59GA : 동작 (P.U배수 : 6.35 )⇒ 2 ～3 초(최대5초)후 경보발생
○ 59GT : 부동작 (정정치 : 순시 120V, 한시 70V 이상)
(다) NGR 정상 + 지락 고장시
○ 최대 영상전압 : 3Vo= 109V±4% (113V)
○ 59GA : 부동작 (51G, 51SN이 동작하여 1초이내에 고장제거)
○ 59GT : 부동작 (순시 120V, 한시요소 동작시간 이내에 51G, 51SN이 동작하여 고장제거)
(라) NGR 단선 + 무고장시
○ 최대 영상전압 : 3Vo= 24V (불평형률 30%때 영상전압)
○ 59GA : 부평형률 15% 이상시 동작
○ 59GT
- 순시요소 : 부동작
- 한시요소 : 부동작 (정정시간 이내에 순시요소로 고장제거)
(마) NGR 단선 + 지락 고장시
○ 최대 영상전압 : 3Vo= 190V
○ 59GA : 지락저항 50(40)Ω 이하시 부동작 (59GT 순시요소로 고장제거)
○ 59GT
- 순시요소 : 지락저항 50(40)Ω 이하시 동작 (P.U배수 1.46이상)⇒ Trip
- 한시요소 : 지락저항 50(40)Ω 이상시 동작 (순시요소 부동작 영역)
(7) 운전방법
(가) 경보 발생시 조치
○ PT Fuse, COS등 PT등 관련회로 점검
○ NGR 점검 : NGR 이상 발견시 중성점 DS투입
(나) 22.9kV 모선절체에 따른 43PD 스위치 조작 유의
○ 43PD 미절체시 보호기능 상실 및 인근 뱅크 고장시 오동작
(163)보호계전기용 CT Ratio 선정요령
≪ C.T Ratio 선정방법≫
○ 보호계전기 최소동작전류(한시Tap)는 고장점 지락저항을 감안한 보호구간
최소고장전류가 보호계전기 최소동작전류의 1.5배 이상이 되도록 한다
○ 최대고장전류가 과전류정수배(n=20)를 초과하지 않도록 함
- 고장전류가 변류기의 과전류정수배(n=20)를 초과할 경우에는 보호계전기
최소동작전류를 확보할 수 있는 범위내에서 가장 높은 변류비를 선정
- 고장전류가 커서 변류기 과전류정수배를 초과하면 변류기 2차회로 부담
종합(변류기 권선저항 + Cable 저항 + 계전기 부담합계)과 고장전류를
곱하여 변류기 2차유기전압을 구한후 변류기 여자특성곡선상에서 여자전 류를
구하여 변류기 포화여부를 판정함
(164) 보호계전기 시험보수업무
1. 점검
가. 정기점검
시험부서는 시험관할 보호계전기에 대하여 2년 1회 정기점검을 실시하여야 하며 점검지침에 따라 점검하고 그 결과를 보수부서에 제출하여야한다. 단 정기점검은 정기시험시에 병행할 수 있으며 그 결과도 정기시험 보고서에 포함시킬 수 있다.
나. 일일점검
일일점검은 배전반 근무자가 매일(08:00, 19:00) 2회이상 점검하여야 하며 불량분에 한하여 해당 계전기의 2차 운전부서에 보고하여야 한다. 불량분을 통보 받은부서는 응급처리를 하고 그 결과를 보수부서와에 통보하여적절한 대책을 강구토록 하여야 한다.
다. 불량사항 처리(보호계전기 시험, 보수업무 지침 제10조)
상기‘가, ’나‘항으로 통보받은 불량사항을 검토하여 처리하되 필요한 경우
정정부서 또는 시험부서와 협의한다.
(165)보호계전기 시험
가. 시험 종별
(1) 검수시험
보호배전반 또는 보호계전기 구매시 품질확인을 위하여 구매사양서, 표준규뎍,
제작사 보증치 및 기 필요사항을 확인하는 시험이다.
(2) 준공시험
신설, 증설 및 대체 경우 사용전에 계전기 특성과 계전기 입출력(AC, DC Sequence) 및 관련 기기들의 특성을 확인하여 사용전 양부 판정과 동작치 조정을 위한
시험이다.
(3) 정기시험
사용중인 계전기가 자기의 조정치에서 동작여부와 동작시간의 특성변화 여부와 기타 어떤 특성이 변화했는가를 확인하는 시험이다.
(4) 임시시험
검수, 준공, 정기 시험 이외의 시험을 말한다. 그 종류를 분류하면 다음과 같은
것이 있다.
(가) 보호계전기 오.브동작 원인 규명시험
(나) 계전기용 변성기 교체나 대체시 시험
(다) 보호계전기 교체 또는 대체시 시험
(라) 보호계전기 입출력 회로(AC, DC Sequence) 변경 또는 재결선시 시험
(166) 보수작업 실시중 유의사항
(1) CT 2차회로 점검
(가) CT 2차 회로는 반드시 단락
(나) 계전기의 전류 TAP을 변경시키는 경우에는 개방되지 않도록 할 것
(2) 3권선 CT의 2차나 3차 사용시 유의
CT 2차를 사용하는 경우에는 3차를 개방하고 CT 3차를 사용시는 CT2차를
개방하여야 한다.
(3) 변성기 접지
변성기의 2차와 3차는 1개소에서만 접지한다.
(4) PT 2차 및 3차 작업
될 수 있는 대로 무압상태에서 작업하는 것이 바람직하며 부득이한 경우에는 단락이나 지락이 되지않도록 주의하여야 하며 가압된 상태에서 작업하다가 전압이 무압이 되는 경우에는 거리계전기, 전압억제형 계전기 또는 저전압계전기가 동작하여 블필요한 Trip 이 될 가능성이 있으므로 특히 주의를 요한다.
특히 3차회로를 이용 영상전압을 지락방향 계전기에 사용할 경우에는 오동작이 일어나 지 않도록 극성을 잘 확인하여야 한다.
(5) 직류(DC) 회로
작업중에 타설비에 지장이 없는한 무압상태에서 작업을 하여야 하며 부득이한 때에는 지락이나 단락이 일어나지 않도록 주의하여야 하며 DC회로를 무압으로 사용할 때에 는 사전에 DC계통에 어떤 문제가 있는지를 검토하여야 한다.
(6) 반도체 계전기 사용할 때에 유의사항
(가) 특히 반도체 계전기 사용하는 경우에는 직류전압의 극성이 바뀐 것을 반도체 회로 에 인가하면 반도체가 파손될 유려가 있으므로 주의하여야 한다.
(나) 규정전압을 사용하여야 한다.
(다) 규정전압 이상의 전압이 반도체 회로에 인가되면 파손되거나 그 성은이나 특성
이 변화될 우려가 있으므로 절연저항 측정기로 절연저항 측정하는 것은 하지
않아야 한다.
(167) 보수 작업후의 유의사항
(1) 변성기 회로의 극성 확인
변성기 1, 2, 3차 회로의 극성과 배전반 및 계전기의 극성이 정상인가 확인하여야
한다.
(2) 전압 전류의 각상 평형과 상회전 확인
각상 전압, 전류가 평형이 되는지 계기 지시로 확인하고 평형이 되지않으면 회로를 다 시 점검하여야 하며 상회전은 전원측과 계전기 입력측이 같은지를 확인하여야 한다. 한편 전압치, 전류치 및 순시전력을 계산하여 계산치와 계측치가 일치하는지를 확인
하여야 한다.
(3) 각 계전기의 접지상태 확인
확인 당시 전압과 전류에서 계전기의 접점이 정상적인지 확인하여야 하며 방향계전기 나 선택계전기의 방향요소 접점이 정상적인지 확인하여야 한다.
(4) 각 계전기의 Tap치와 Lever가 정정치와 일치하는지 확인하여야 한다.
(5) 작업 결과에 대한 처리
보수작업 결과 변동사항이나 시험결과 불량사항이 있으면 운전책임자에게 그 내용과 운 전중 유의사항을 서면으로 작성하여 현장에서 인계하여 사후처리의 지연이나 누락되는 일이 없도록 하여야 한다.
그리고 본래의 방식이나 도면이 다르게 변경되는 때에는 반드시 해당 설비대장과 도면 에 그 사유를 기록 수정하고 적당하게 메모를 하여 알아보기 쉽게 하여야 한다.
(168)직렬콘덴서
직렬콘덴서는 장거리 송전선로에 설치하여 선로의 유도성 리액턴스를 보상하여 전압
강하를 경감하기 위한 것이다. [그림 1-1]과 같이 장거리 송전선로의 중간에 1개소
또는 몇 개소에 콘덴서를 직렬로 삽입한다.
선로의 유도성 리액턴스를 XL, 직렬콘덴서의 리액턴스를 XC라고 하면, 선로의 합성리액턴스 X = XL - XC 로 감소한다. 이는 선로의 등가적인 길이가 짧아지는 것과 같다. 따라서 직렬콘덴서는 송전전압에 비하여 지나치게 긴 선로에 사용하는 것이 효과적이며, 작동이 신속하고, 부하변동에 대해 자율적이므로, 전기로와 같이 빈번하게 변동되는 부하가 있는 회로의 전압맥동개선에 효과적이다. 또한 직렬콘덴서는 선로의 리액턴스를 변화시킬뿐이므로, 부하의 역률개선에는 효과가 없으며, 수전단의 전압을 항상 일정하게 유지할 수는 없다.
직렬콘덴서를 선로에 설치하면 다음과 같은 장․단점이 있다.
(1) 장점
* 장거리 선로의 전압강하를 줄인다.
* 수전단의 전압변동율을 줄인다.
* 정태안정도가 증가하여 최대송전전력이 커진다.
* 부하의 역률이 나쁜 선로일수록 효과가 좋다. 즉 시동이 빈번한 부하가 연결된
선로에 적용하는 것이 좋다.
(2) 단점
* 효과가 부하의 역률에 좌우되어 역률의 변동이 큰 선로에는 적당하지 않다.
* 변압기의 자기포화와 관련된 철공진, 선로개폐기 단락고장시의 과전압 발생,
유도기와 동기기의 자기여자 및 난조 등의 이상현상을 일으킬 수가 있다.
(169).병렬콘덴서
일반적으로 송배전선로에 연결된 부하는 유효전류 뿐만 아니라 상당한 무효전류를 필요 로 하며, 합성된 전류가 선로에 흐르므로, 선로의 전압강하를 증대시키고, 손실을 증가 시키며, 이에 따른 전력설비의 이용율도 저하한다.
이에 대하여 [그림 1-2(a)]와 같이 콘덴서를 부하와 병렬로 접속하면 콘덴서는 전압보다 90°위상이 빠른 진상무효전류(IC)를 공급하므로 부하의 역률이 개선되어[그림 1-2(b)에서 θ→θ'로 변화)]선로전류가 감소되고[그림 1-2(b)에서 I→I'로 변화], 선로전류의 감소에 따른 손실의 감소와, 전압강하 및 전압변동율이 개선되어 양질의 전압공급이 용이하며, 또한 동일한 크기의 부하에서 선로전류의 감소로 설비의 공급할 수 있는 여력이 증가한다. 우리 공사에서는 주로 콘덴서를 부하와 병렬로 연결한 병렬콘덴서를 변전소의 모선에 설치하여 운용하고 있으므로 이에 대하여 알아보며, 이하 서술되는 콘덴서는 병렬콘덴서를 칭한다.
(170)전력용콘덴서의 정격(ESA 154-098～235 및 자재규격)
정 격 규격번호 | 단위용량 [kVAR] | 정격단자 전압 [kV] | 정격회로 전압 [kV] | Bank 용량 [MVAR] | 결선 | Bank당 Unit수 | 방전 장치 |
ESA 154-230 | 50 | 13.2 | 22.9 | - | Y | - | 내장 |
ESA 154-231 | 66.7 | ||||||
ESA 154-232 | 83.4 | ||||||
ESA 154-233 | 100 | ||||||
ESA 154-234 | 134 | ||||||
ESA 154-235 | 167 | ||||||
ESA 154-236 | 167 | 6.6 | 22.9 | 5 | 30 | 내장 안함 | |
ESA 154-238 | 209 | 24 | |||||
ESA 154-239 | 278 | 18 | |||||
자재 규격 | 278 | 7.2 | 23 | 5 | Y | 18 | “ |
- | 278 | 9.5 | 66 | 10 | Y | 36 | “ |
자재 규격 | 317 | 6.756 | 154 | 50 | Y | 168 | 방전저항 내장 |
171. 접속
결 선 | |||
회로 전압[kV] | 22.9 / 23 | 66 | 154 |
단위콘덴서 정격전압[kV] | 6.6(접지계) 7.2(비접지계) | 9.5 | 6.756 |
단위콘덴서 정격전류[A] | 25.3(167 kVA) 42.1(278 kVA) | 29.3 | 46.9 |
콘덴서Bank 정격전류[A] | 125.5 | 87.5 | 187.5 |
(172)콘덴서 정격전압 선정시 고려 사항
○ 진상콘덴서는 일반기기와 달리 항상 전부하로 운전됨.
○ 콘덴서를 설치, 운전하면 설치점의 전압이 상승한다.
○ 직렬리액터가 부속된 콘덴서는 직렬리액터의 리액턴스에 가하는 전압분만큼 콘덴서 의 단자전압이 모선전압보다 상승한다.
○ 콘덴서 최고허용전압이 초과하는 것이 예상될 경우 설치점의 변압기 탭전압을 조정 하여 설치점 전압을 저하시키든가 혹은 콘덴서의 정격전압이 표준보다 높은 것을
선택 설치한다.
○ 최고허용전압 : 콘덴서의 손실은 전압의 자승에 비례하여 증가하므로 상시 과전압으 로 운전하는 것은 내부소체의 온도상승을 높혀 열화를 촉진시킨다. 또 이때는 철심의 자기포화도 높고 고조파 함유율도 증가한다. 연속 운전시의 허용전압은 특고압용은 110%이고, 고압용은 115%이다.
(173)최대사용전류
콘덴서 회로의 전류는 항상 다소의 고조파분을 포함하고 있으므로 정격주파수에 의한 계산치보다 다소 큰 값으로 된다. 최대사용전류 선정시 이 합성전류의 실효치가 정격
전류의 135%를 초과하지 않는 범위에서 연속 사용하여도 실용상 지장이 없도록 되어야 한다(154kV의 경우 130%). 그러나 직렬리액터가 사용되는 경우는 최대사용전류가 120% 로 제한된다.
(174)절연저항
선로의 모든 단자를 일괄한 것과 외함 사이에 1,000[V] 절연저항계를 사용하여 1,000 [㏁] 이상이어야 한다.
카. 단위콘덴서와 콘덴서Bank 정격용량
상용주파수 또는 가청주파수의 정현파에 가까운 파형의 전압을 가하고 교류브리지법에 따라 산출한 용량과 정격전압 및 정격주파수에 대한 정격용량과의 편차는 정격용량의 -5%～+10% 범위내 있어야 한다.
○ 단위 콘덴서 정격용량 kVAR = 2πf C1 E2 × 10-9 (1.1)
○3상△결선 콘덴서 정격용량 kVAR = 2πf C V2 × 3 × 10-9 (1.2)
○ 3상Y결선 콘덴서 정격용량 kVAR = 2πf C (V/√3)2 × 3 × 10-9 (1.3)
C1 : 단위 콘덴서 정전용량[㎌] C : 단상 콘덴서 정전용량[㎌]
E : 정격단자전압[V] V : 정격회로전압[V]
f : 정격주파수[Hz]
(175)전력용 콘덴서용 유전체에 요구되는 특성
- 절연내력이 높을 것
- 균일도가 클 것
- 유전체 손실이 적을 것
- 유전율이 높을 것
- 열적, 화학적으로 안정될 것
- 함침후 전기적으로 안정될 것
- 적당한 인장의 세기와 신축율을 가질 것
- 가격이 저렴할 것
현재는 내전압 특성이 우수하고 유전손실이 극히 적은 2축 연신 폴리프로필렌
필름이 사용되고 있다.
○ 유전체 종류
- 절연지 : 크라프트지
- 필 름 : 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계, 폴리에스터계, 불소계, 염소계, 질소계
- 합성절연지 : 절연지 + 필름
(176) 함침재(절연유)
○ 전력용 콘덴서용 함침재에 요구되는 특성
- 절연파괴전압이 높을 것
- 비유전율이 높을 것(2.3～2.7)
- 전압에 대한 안정도가 양호할 것
- 고유저항이 높을 것
- 유전체 역율이 낮을 것(손실과 관계됨)
- 함침온도에서 유동성이 좋을 것
- 물리적, 화학적으로 안정될 것
- 응고점이 낮을 것
- 인화점이 높을 것
아울러 진공 함침에 따른 침투성이 좋고, 온도변화에 따른 공극 생성이 없어야
한다.
(178) 전력 손실
(가) 유전체 손실
콘덴서의 발생열량은 유전체 손실이 대부분을 점하고 있다. 이상적인 콘덴서에 교류 전압을 인가한 경우 전압E, 전류I0의 위상차는 90°가 된다. 그러나 실제의 콘덴서 에는 전류I와 전압E의 위상차는 90°보다 작게 된다. 이것은 전압E와 동상의 전류
IR이흐르게 되어 유전체중의 전력 손실을 발생 시킨다.
(나) 전극 손실
전극 손실은 유전체 손실에 비해 매우 적으나, 구출선(Tap)의 수량 및 배치 위치
그리고 전극의 단면적 등 여러 요인의 영향을 받아 손실이 변하게 된다.
(다) 총손실
정격용량에 의한 백분율로 표시하여 0.35% 이하이어야 한다.
(179)직렬 리액터
전력용 콘덴서에 직렬로 삽입되는 직렬 리액터의 용량은 일반적으로 콘덴서 용량의 6%를 정격용량으로 사용하고 있다.
(1) 사용 목적
○ 콘덴서 사용시 고조파에 의한 전압파형의 왜곡 방지
○ 콘덴서 투입시 돌입전류 억제
○ 콘덴서 개방시 재점호한 경우 모선의 과전압 억제
○ 고조파발생원에 의한 고조파전류의 유입 억제와 계전기 오동작 방지
(180)콘덴서 용량
콘덴서 사용에 의하여 발생되는 고조파중에서 제3고조파는 변압기의 △결선에서 순환 되므로, 가장 문제가 되는 제5고조파를 제거하기 위하여 직렬 리액터의 용량은 유도성 및 용량성 리액턴스의 공진조건에 의하여,
5ωL〉 , ωL〉 = 0.04 (1.10)
콘덴서리액턴스의 4% 이상되는 직렬 리액터의 리액턴스가 필요하나, 실제로는 6%를
표준으로 하며, 6.6kV이하의 고압에서는 직렬 리액터를 생략한다.
○ 정격전류 : 콘덴서 Bank 정격전류와 같은 값
○ 정격전압 : 리액터에 정격전류를 흘릴 때의 단자간의 전압
○ 정격용량 : 정격전류 × 정격단자전압 (3상의 경우는 3배)
허용차는 -5～+10% 이내이어야 한다.
○ 절연저항 : 1,000[V] 절연저항계로 측정하여 1,000[㏁] 이상
[23kV급은 500(㏁) 이상]
○최대사용전류:기본파전류에 대한 제5고조파 함유율 35%이하에서 정 격전류의 120% 이하이어야 한다.
○ 최고허용전류 : 콘덴서뱅크의 최고허용전류 및 콘덴서 고장시 단시간전류를 허용하여야 한다.
○ 온도상승 : 권선의 온도상승은 유입자냉식의 경우 55[℃]이하, 공심 건식의 경우 80[℃]이하로 정해지며, 유입자냉식의 절연유 온도상승은 50[℃]이하로 제한된다.
○ 손실 : 정격용량의 1～3%정도이다.
(181) 방전코일(저항)
콘덴서를 회로로부터 분리시 잔류전하는 쉽게 자기방전하지 않기 때문에 코일이나
저항을 통하여 방전시켜야 한다.
방전코일의 용량은 단위 Bank용량의 0.1%정도의 것이 접속되면 방전은 1초 이내에 완료된 다. JIS 규격에는 5초이내에 단자전압을 50[V]이하로 낮추게 되어 있다.
회로전압 [kV] | 정격전압 [V] | Bank용량 [MVAR] | 방전코일용량 [kVA] | 상 수 | 1Bank당 수 | 비 고 |
23 | 6,600 | 5 | 835 | 1 | 6 | 유입자냉식 |
66 | 9,500 | 10 | 1,250 | 1 | 12 | “ |
방전코일은 상시에는 높은 리액턴스로 미소한 전류가 흐르나 콘덴서 회로가 개방됨과 동 시에 콘덴서 잔류전압(직류분)에 의해 포화되어 리액턴스가 상시의 1/100정도로 되며, 비 진동성전류로 되어 수10[Hz] 이내에 방전하게 된다.
(182) 중성점 레지스터
초고압 콘덴서뱅크 운전시 돌입전류에 의한 51N 계전기의 동작으로 콘덴서뱅크의 투입 이 실패하는 경우가 있으며, 재투입시 잔류전압으로 인하여 재기전압 급상승으로 콘덴 서뱅크에 치명적인 손상을 초래하므로 중성점 돌입전류를 제한하기 위한 레지스터나 리 액터를 콘덴서뱅크 중성점에 취부하여 콘덴서 투입 실패를 발생치 않도록 하며, 콘덴서 뱅크 투입 실패시 반드시 지정 재투입시간(154kV 콘덴서의 경우 최소 125초이상 경 과) 경과후 재투입하여야 한다.
정격 : 50[Ω], 20[A], 1,500[A](순시 Peak)
기준충격 절연강도 : 125[kV](BIL)
중성점 레지스터 취부시 중성점의 전위가 상승하며 콘덴서 설치비용이 증가되나, 적기에 콘덴서뱅크를 투입함에 따른 계통의 안정적인 운전을 고려하여 중성점 레지스터를 사용
하는 것이 유리하다.
(183)전력용콘덴서용 개폐장치 선정
(1) 개폐장치 선정시 고려사항
○ 투입시 큰 돌입전류
○ 상시 운전시의 고조파전류
○ 다빈도개폐와 개방시의 큰 회복전압
○ Chattering현상이 없을 것
○ 아크소호능력이 뛰어날 것
(2) 종류
○ 자기차단기, 공기차단기, SF6가스차단기, 저항차단방식 등이 있다.
(184)전력용콘덴서 보호방식
(1) 전원 이상시
○ 과전압계전기(OVR) : 콘덴서 자체보호, 정격전압의 130%로 정정
○ 저전압계전기(UVR) : 전압회복시 무부하상태에서 콘덴서만의 투입방지,
정격전압의 70%에서 정정
(185) 콘덴서 설비 고장에 대한 보호
○ 과전류계전기(OCR) : 콘덴서 설비 모선단락 보호, 고압에서는 콘덴서 내부 소자
파괴, 층간절연파괴 탐지 등도 수행한다.
○ 접지 혹은 접지과전류계전기 (OCGR) : 접지고장 탐지
○ 전압평형계전기(VBR) :리액턴스의 변화와 삼상 불평형전류 등을 검출하여 콘덴서 내부 소자의 파괴, 층간절연파괴 및 설비 배선의 단락을 탐지 한다.
○ 지락과전압계전기(OVGR) : 비접지계 콘덴서의 접지고장 탐지
(186) 분로리액터의 설치 목적
장거리 송전선의 경우 경부하시에 충전전류의 영향(페란티효과)과 대도시계통에서는 케이블이 많이 설치됨에 따라 심야에 변전소의 모선전압이 상승하는 경향이 있다.
따라서 지상전류를 얻고 전압상승을 억제할 목적으로 분로리액터를 설치 운전하게
된다.
(187)23kV 분로리액터와 345kV 분로리액터
가. 23kV 분로리액터
○ 유입자냉식 3상 옥외형( 철심구조 : Gapped core type)
○ 용 량 : 30[MVAR]
○ 정격전압 : 23[kV] (연속정격 105%)
○ 결 선 : 성형결선, 345kV 주변압기 3차측에 연결
○ 절연강도
- 상용주파내전압 : 주수 10초 : 50[kV], 건조 1분 : 60[kV]
- 충격파내전압(1.2/50㎲) : 175 / 150[kV]
○ 붓싱 : 25.8[kV] 1,200[A] 이상 (선로 및 중성점 붓싱 동일)
○ 변류기 : 붓싱형 1,200/5, C200