거리계전기 분류효과 오동작 방지 원리

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송전선로의 고장 구간을 정확하게 보호하기 위해 거리계전기를 사용합니다. 그러나 계전기의 오동작을 방지하기 위해 분류효과(CTR, Compensating Transformer Ratio)를 고려해야 합니다. 여기서는 분류효과의 개념과 이에 따른 언더리치(Under Reach) 및 오버리치(Over Reach) 문제를 설명합니다.

Table of Contents

1. 다단계 송전선의 분류효과 개념도

송전선의 A와 B 사이에 고장이 발생하면 계전기는 해당 구간의 전압과 전류를 측정하여 고장점을 판단하게 됩니다. 이때, 분류효과는 송전선의 인덕턴스(X)와 관련이 있으며, 이를 고려하지 않으면 계전기가 실제 고장점과 다른 위치를 인식할 수 있습니다.

다음은 송전선로에서 분류효과를 설명하는 식입니다:

$ Z_F = \frac{V_A}{I_A} $

이때, $ Z_F $는 계전기의 보호범위 임피던스이며, $ V_A $는 송전선의 전압, $ I_A $는 전류입니다.

2. 분류효과에 의한 거리 계전기의 언더리치(Under Reach)

1) 정의

언더리치 현상은 계전기가 고장점을 인식할 때, 보호 구간 내에 고장점이 있음에도 불구하고 외부에 고장이 있다고 잘못 인식하여 동작범위가 축소되는 현상을 말합니다.

2) 언더리치 발생 조건

계전기의 정정은 $ Z_S = X_1 + X_2 $로 되어 있으며, $ B $변전소가 비정전된 조건에서 발생할 수 있습니다.
$ F $점 고장에서 $ A $변전소가 보는 임피던스는 다음과 같습니다: $ Z_F = \frac{V_A}{I_A} = X_1 + \frac{I_B}{I_A}X_2 $
고장점 $ B $가 보호구간 내에 있음에도 불구하고 계전기는 외부 고장을 인식하여 동작하지 않게 되는 것을 언더리치라고 합니다.

3. 분류효과에 의한 거리계전기의 오버리치(Over Reach)

1) 정의

오버리치는 계전기가 고장점을 인식할 때 보호 구간 외에 고장이 있더라도 계전기가 내부에 고장이 있는 것으로 잘못 인식하여 동작범위가 확대되는 현상입니다.

2) 오버리치 발생 조건

계전기의 정정은 $ Z_S = X_1 + X_2 + \frac{I_B}{I_A}X_2 $로 되어 있으며, $ B $변전소가 차단된 조건에서 발생합니다.
$ F $점 고장에서 $ A $변전소가 보는 임피던스는 다음과 같습니다: $ Z_F = \frac{V_A}{I_A} = X_1 + X_2 $