전력 시스템 보호 및 계전기는 오류 및 비정상적인 작동 조건을 감지하고 격리하여 시스템의 안전하고 신뢰할 수 있는 작동을 보장하는 전력 시스템의 중요한 구성 요소입니다. 장비 손상을 최소화하고 정전을 방지하며 전기 위험으로부터 직원을 보호하는 데 중요한 역할을 합니다. 전력 시스템 보호에는 이상 조건을 감지하고 장애 및 교란의 영향을 완화하기 위해 적절한 제어 조치를 시작하는 장치인 보호 계전기의 적용이 포함됩니다.
전력 시스템 보호 및 계전기의 주요 개념:
결함 및 비정상적인 조건:
결함은 단락, 지락, 과부하 및 절연 장애와 같이 전력 시스템에서 발생하는 비정상적인 상태입니다. 이러한 오류는 장비에 과도한 전류, 전압 교란 및 열 스트레스를 유발할 수 있습니다. 전력 시스템 보호는 이러한 오류를 감지하고 격리하여 추가 손상을 방지하고 시스템 안정성을 유지하는 것을 목표로 합니다. 보호 시스템은 또한 전압 강하, 주파수 변동 및 고립 상황과 같은 비정상적인 조건을 처리합니다.
보호 계전기:
보호 계전기는 전류, 전압, 전력 및 주파수와 같은 전기적 양을 감지하고 전력 시스템을 보호하기 위해 적절한 조치를 시작하는 전자 장치입니다. 이들은 보호 시스템의 "두뇌" 역할을 하며 일반적으로 향상된 기능과 유연성을 위해 마이크로프로세서 기술을 기반으로 합니다. 보호 계전기는 지속적으로 전기량을 모니터링하고 사전 설정된 보호 설정 및 알고리즘을 기반으로 결정을 내립니다.
보호 계전기의 종류:
전력 시스템 보호에 사용되는 다양한 유형의 보호 계전기가 있습니다. 몇 가지 일반적인 유형은 다음과 같습니다.
과전류 계전기: 이 계전기는 전류 수준을 모니터링하고 전류가 미리 설정된 임계값을 초과하면 회로 차단기를 트립합니다.. 과부하 및 결함으로부터 보호합니다.
차동 계전기: 차동 계전기는 보호 구역으로 들어오고 나가는 전류를 비교합니다. 모든 불균형은 오류를 나타내며 계전기는 오류가 발생한 영역을 격리하기 위해 트립 신호를 시작합니다.
거리 계전기: 거리 계전기는 계전기 위치와 결함 지점 사이의 임피던스를 측정합니다. 그들은 정확한 오류 위치 정보를 제공하며 송전선로에서 일반적으로 사용됩니다.
변압기 보호 계전기: 이 계전기는 과전류, 과전압 및 온도 관련 오류를 포함한 내부 오류로부터 변압기를 보호합니다.
발전기 보호 계전기: 발전기 보호 계전기는 오류, 여기 손실, 과주파수 또는 저주파수 조건에 대한 보호를 포함하여 포괄적인 발전기 보호 기능을 제공합니다.
모터 보호 계전기: 모터 보호 계전기는 전류, 전압 및 온도와 같은 모터 매개변수를 모니터링하여 과부하, 오류 및 과도한 시작 시간으로부터 보호합니다.
릴레이 조정:
계전기 조정은 보호 장치가 선택적으로 작동하도록 합니다. 즉, 오류에 가장 가까운 장치만 작동하여 시스템의 나머지 부분에 대한 영향을 최소화하면서 시스템의 오류 부분을 격리합니다. 조정에는 릴레이 및 회로 차단기와 같은 보호 장치의 시간-전류 특성 및 조정 곡선을 설정하여 식별을 달성하고 불필요한 트리핑을 방지하는 작업이 포함됩니다. 적절한 조정을 통해 오류가 신속하게 제거되고 시스템의 영향을 받는 부분만 격리됩니다.
통신 및 릴레이 네트워크:
최신 전력 시스템은 강화된 보호 및 시스템 모니터링을 위해 보호 계전기와 기타 장치 간의 통신이 필요한 경우가 많습니다. 통신 네트워크를 통해 릴레이는 정보를 교환하고 상태를 공유하며 조치를 조정할 수 있습니다. 이는 광역 보호, 적응형 보호 체계 및 시스템 전체 조정과 같은 기능을 용이하게 합니다. IEC 61850 및 DNP3과 같은 통신 프로토콜은 릴레이 통신 및 감독 제어 및 데이터 수집(SCADA) 시스템으로의 통합에 일반적으로 사용됩니다.
특별 보호 체계:
특수 보호 체계(SPS)는 전력 시스템에 추가적인 보안과 안정성을 제공하는 고급 보호 시스템입니다. 이러한 방식은 동기화된 페이저 측정과 같은 광역 측정을 사용하여 시스템 전반의 교란을 감지하고 완화합니다. SPS에는 적응형 부하 차단, 개선 조치 계획(RAS) 및 저주파수 부하 차단(UFLS)과 같은 기능이 포함되어 비상시 계단식 오류를 방지하고 시스템 안정성을 유지할 수 있습니다.
테스트 및 유지보수:
보호 계전기의 정기적인 테스트 및 유지 관리는 신뢰성과 정확성을 보장하는 데 매우 중요합니다. 테스트에는 릴레이 작동, 감도, 타이밍 및 조정 확인이 포함됩니다. 유지 관리에는 릴레이 성능의 잠재적인 문제 또는 저하를 식별하기 위한 펌웨어 업데이트, 센서 보정 및 정기 검사와 같은 작업이 포함됩니다. 적절한 테스트 및 유지 관리 관행은 보호 시스템의 무결성을 유지하고 오류 상태에서 그 효과를 보장하는 데 도움이 됩니다.
전력 시스템 보호 및 계전기는 전력 시스템의 필수 구성 요소로서 결함 및 비정상적인 조건에 대한 강력한 방어 기능을 제공합니다. 적절하게 설계되고 조정된 보호 체계는 장비 손상을 방지하고 정전 기간을 줄이며 전반적인 시스템 안정성을 향상하는 데 도움이 됩니다. 복잡성 증가, 재생 가능 에너지원의 통합, 고급 통신 기술과 함께 전력 시스템이 계속 발전함에 따라 전력 시스템 보호는 여전히 전기 엔지니어에게 중요한 전문 분야입니다.