방항성 지락 과전류 계전기의 원리 - 총 정리
방향성 지락 과전류 계전기(DOCGR)
앞의 방향성 과전류 계전기(DOCR)의 진전류 방식, 정상분 방식에 이어서, 방향성 지락 과전류 계전기에 대해서 포스팅하려고한다. 또한 DOCR과 DOCGR의 방향성 판별 원리를 총 정리해 볼 것이다.
방향성 지락 과전류 계전기란?
방향성 지락 과전류 계전기는 Directional OverCurrent Ground Relay의 약어, DOCGR로 통용된다. 계전기의 번호는 50, 51, 67등에 N이나 G가 붙는다.
50G 같은 경우는 순시 지락 과전류 계전기, 51G는 (반)한시 지락 과전류 계전기, 67N같은 경우는 지락 방향성 과전류 계전기 등이 되는 것이다.
DOCGR은 방향성 과전류 계전기 (DOCR)과 같은 이유에서 쓰인다. 고장전류를 검지하고 차단함에 있어서, 자신의 정방향 고장 조류에만 동작하게 되므로, 올바른 고장구간을 차단하기위해 쓰이는 것이다.
방향성 판별을 위해 영상전압 V0를 기준 신호로, 영상전류 I0를 동작 신호로, 이 둘을 비교하여 정방향(동작영역)을 판별한다. 때문에, 영상분이 발생하는 고장에 대해서 판별이 유효한 것이지. 선간 단락 고장은 정상분, 역상분이 관여하고, 3상 단락 고장은 정상분만 관여하기에, 이 둘의 고장 유형에 대해서는 방향성을 판별하지 못하는 것이다.
시작하기전에, 방향성 지락 과전류 계전기의 원리를 이해하기 위해 참고하면 좋을 자료(다른 포스팅)를 첨부한다.
2023.04.09 - [이력/전력계통 보호협조 연구] - 방향성 과전류 계전기(DOCR)의 원리
2023.04.10 - [이력/전력계통 보호협조 연구] - 방향성 과전류 계전기(DOCR), (2) - 정상분을 이용한 방향성 판별
방향성 판별의 원리
방향성 지락 과전류 계전기의 방향성 판별 원리는 다음과 같다.
영상전압 V0를 기준신호로, 영상전류 I0을 동작신호로 하여 정방향의 동작영역을 판별한다.
방향성 과전류 계전기(DOCR)과 다른 점은, 기준 신호 V0에 180도 위상 보정을 한 다음, MTA0(RCA0)를 보정해야 한다는 점이다.
이렇게 기준신호를 설정하고, 이 신호의 +-90도에 해당하는 영역을 동작 영역(정방향)으로, 그 외의 영역을 부동작 영역(역방향)으로 판단하는 것이다.
여기서 MTA0(RCA0)은 선로 임피던스의 영상 성분을 고려해야 한다. DOCR과는 다르게, 정상분의 성분이 아닌, 영상분의 임피던스 부하각도를 통해 MTA0(RCA0)가 설정되어야 하는 것이다.
영상전압과 영상 전류를 이용한 방향성 판별은 하기 수식과 같이 행할 수 있다.
해당 값이 0보다 크면 정방향으로 판별하게 된다.
이렇게 했을 경우, 영상분을 이용한 지락 조류 방향성 판별 벡터도는 하기와 같이 그릴 수 있다.
일단, V0에 -를 취한 것을 알 수 있다. 이는 Va Vb Vc 상전압에 영상 전압이 어떻게 발생하는지 생각해보면 된다.
영상 전압 V0는 Va Vb Vc를 모두 더한 벡터합이 되며, 1선 지락 고장이 a상에 발생했을 경우, Va는 줄어들게 된다. 줄어든 Va와 커진 Vb Vc의 벡터합 만큼 V0가 생기는데, Va만 줄어들었다고 하면, V0는 Va와 180도 반대 방향이기 때문인 것을 생각해보라.
-3V0라고 명기되어 있지만, 방향에 대해서는 -V0와 같으니 무시하고 이해하면 된다.
그리고, -V0에 MTA0(RCA0)만큼 빼준 전압을 새로운 기준 전압(MTL, Maximum Torque Line)으로 잡고, 이의 +-90도에 해당하는 영역에 I0가 위치할 경우 정방향으로 판단하는 것이다.
DOCR과 DOCGR의 방향성 판별 원리
여기까지, DOCR과 DOCGR의 방향성 판별에 대해 포스팅했다.
DOCR의 정상분 방식, DOCGR의 영상분 방식이 현 국내 계전회사에 주로 쓰이고 있으며, 이에 대해 총 정리를 해보려 한다.
벡터도로 보면 좌측 그림이 정상분, 우측 그림이 영상분으로 고장 조류를 판별한 벡터도이다.
DOCR과 DOCGR의 방향성 정방향 판별 수식에 대해서도 하기와 같이 정리할 수 있다.
여기까지, 정상분/영상분의 방향성 판별 방법, DOCR과 DOCGR의 원리에 대해 알아보았다.
부족한 부분이나 마이너하게 틀린 부분이 있을 수 있지만, 공학도라면 이해하고 넘어갈 수준이다.
질문이 있다면 caer0903@naver.com로 연락 주시면 감사하겠습니다.
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