모선 보호 방식(비율차동,공심 변류기, 위상 비교, 방향 비교, 차폐모선)

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모선 보호 방식 개념은 전력 시스템에서 모선 사고 발생 시 빠르게 고장을 차단하여 더 큰 전력 시스템 피해를 예방하기 위해 사용되는 중요한 보호 시스템입니다. 모선 보호 방식은 전력 시스템의 안전성을 높이기 위한 핵심적인 요소로, 다양한 보호 방식을 통해 사고 유형에 맞게 대응합니다.

Table of Contents

1. 개요

전력 시스템에서 모선 사고는 발생 빈도가 낮지만, 그 영향은 매우 큽니다. 모선 보호 시스템은 고장 시 즉각적으로 고장을 탐지하여 신속하게 차단하는 역할을 하며, 고장 범위를 최소화하는 데 중요한 역할을 합니다.

2. 모선 보호 방식 종류

1) 전류 비율 차동 방식

원리: 모선 보호에서 외부 사고와 내부 사고를 구분하기 위해 전류 비율을 비교하여 보호하는 방식입니다. 외부 사고 시 모선의 각 전류 차는 거의 0에 가까우며, 내부 사고 시 전류 차이가 크게 발생합니다.
적용: CT 통합 전류를 분석하여 차동 보호 계전기를 사용하는 방식입니다. 주로 154kV 이하의 계통에 적용됩니다.

2) 전압 차동 방식

원리: 전류 대신 임피던스 차이에 따른 전압 차동을 분석하여 고장을 감지하는 방식입니다. 외부 사고 시 차동값이 매우 작거나 0에 가까우며, 내부 사고 시 큰 차동값이 발생하여 계전기가 동작합니다.
특징: 전압 차이를 분석하여 고장 위치를 탐지할 수 있으며, CT 및 PT를 활용한 보호 방식으로 고장 발생 시 신속한 차단이 가능합니다.

3) 공심 변류기(Linear Coupler) 방식

원리: CT 포화에 의해 발생할 수 있는 오류를 줄이기 위해 공심 변류기를 사용하여 고장을 탐지하는 방식입니다. 공심 변류기는 포화되지 않는 특성을 가지고 있어 정확한 보호를 제공할 수 있습니다.
적용: 고전압 시스템에 사용되며, CT 포화로 인한 오류를 줄이기 위해 주로 적용됩니다.

4) 위상 비교 방식

원리: 내부 사고와 외부 사고를 구분하기 위해 위상 각을 비교하여 보호하는 방식입니다. 각 회선의 전류 위상을 비교하여 위상이 일치하지 않으면 외부 사고로 간주하고, 차동 보호를 실행합니다.
특징: 내부 사고는 위상이 일치하고 외부 사고는 위상이 불일치하는 특성을 이용하여 사고를 구분합니다.

5) 방향 비교 방식

원리: 각 회선에 전력 방향 계전기를 설치하여 전력 방향을 비교하고 고장을 탐지하는 방식입니다.
특징: 외부 고장은 전력 방향이 동일하지만, 내부 고장은 전력 방향이 반대입니다. 이를 통해 외부 고장과 내부 고장을 구분할 수 있습니다.

6) 차폐 모선 방식

원리: 차폐 모선을 설치하여 차폐 모선 내에서 발생한 아크를 감지하여 보호하는 방식입니다.
특징: 차폐된 영역에서 아크 발생 시 차폐 모선을 통해 아크를 감지하여 모선 사고를 차단합니다.

결론

모선 보호 방식 역할은 전력 시스템의 신뢰성을 유지하고 사고 발생 시 피해를 최소화하는 데 중요한 역할을 합니다. 다양한 보호 방식이 있으며, 각 방식은 사고 유형과 시스템의 특성에 맞춰 적용됩니다. 전류 비율 차동 방식, 전압 차동 방식, 공심 변류기 방식 등 여러 보호 방식을 적절하게 선택하여 전력 시스템의 안정성을 유지하는 것이 중요합니다.

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