거리 계전기 동작 원리 및 단계 한시 동작

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거리 계전기 동작 원리 및 역할은 고장 점까지의 전기적 거리를 측정하여 고장 구간을 파악하고, 계전기를 작동시켜 시스템을 보호하는 중요한 역할을 합니다. 여기서는 거리 계전기의 정의, 동작 원리, 단계별 동작 과정을 설명하겠습니다.

Table of Contents

1. 거리 계전 방식의 정의

거리 계전 방식은 계전기 설치 지점에서 고장점까지의 전기적 거리를 측정하여 전압, 전류, 임피던스를 기준으로 고장 위치를 판별하는 방식입니다. 이를 통해 고장 구간을 정확히 구분하고 신속하게 전원 차단을 할 수 있습니다.

거리 계전기는 송전선로의 고장 시 전압과 전류를 측정하여 고장 구간까지의 임피던스를 계산합니다. 이때, 임피던스 값을 통해 고장점까지의 거리를 유추하게 됩니다.

임피던스 계산식:
$ Z_s = \frac{V_s}{I_s} = Z_p \times \frac{PT}{CT} $
이 식에서 $Z_p$는 보호 범위 임피던스이며, $PT$는 전압 변성기, $CT$는 전류 변성기의 비율을 나타냅니다.

거리 계전 방식은 보호 구간을 정밀하게 설정하여 고장 발생 구간을 판별해야 합니다. 하지만 장거리 송전선로의 경우 오동작을 방지하기 위한 설정이 복잡하며, 보호 구간이 오차로 인해 과보호되는 경우가 발생할 수 있습니다.

1단계 동작에서는 변성기 오차 및 선로 임피던스 계산 오차를 고려하여 보호 범위를 85%로 설정합니다.

2단계 동작은 1단계 보호구간을 넘어서는 고장에 대응하며, Zone-1의 뒤쪽 구간부터 150%까지의 범위를 설정합니다.

3단계 동작은 후비 보호 역할을 하며, 제어 불가능 구간에 대해 225%까지 설정하여 오버리치(over-reach)를 방지합니다.

거리 계전기는 고장 구간을 정확히 판단하기 위해 단계별로 보호 구간을 설정하여 신속하고 효과적으로 전력 시스템을 보호합니다. 특히 장거리 송전선로에서는 단계별로 적절한 보호 설정이 필수적이며, 이를 통해 오동작 및 과보호 문제를 방지할 수 있습니다.

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