첫댓글상기의 설비는 22900V 중성점 비접지계통(화학공장이나 제철소 등 정전이 되면 심각한 문제가 발생하는 설비에서 사용)에서 사용하는 형태입니다. 이런 계통에서는 전원측의 중성점을 접지하지 않으니 전원측의 1선 지락이 발생해도 지락전류의 귀로(歸路)가 형성되지 않아 지락전류 검출을 통한 보호계전기 동작이 어렵습니다.
참고로 2선 이상의 지락(地落)이 발생하면 선간 합선 상태가 되므로 과전류형 보호계전기가 동작합니다.
그래서 GPT(Ground Potencial Transformer, 3권선 변압기 또는 접지형 계기용변압기라고 칭함)를 사용해서 1선 지락사고 발생시 지락영상전압을 검출하여 보호계전기를 동작시켜서 고장선로를 차단할 수 있도록 구성합니다. 통상 SGR(고장설비 선택차단 계전기)과 조합하여 고장선로만 차단하도록 구성하여 설비의 정전을 최소화하는 형태로 활용합니다.
지금부터 의문을 갖고 계신 1차, 2차, 3차 전압의 변성과정이 어떻게 되는지 알아보겠습니다. 3권선 변압기는 변압기의 철심이 3개이고 각 철심의 한쪽에 전원측 전압이 인가되는 1차권선이 감겨있고 철심의 다른 한쪽에는 2차권선과 3차권선이 같이 감겨있습니다. 이 상태에서 1차권선 Y결선, 2차권선 Y결선, 3차권선 오픈델타 결선으로 감겨집니다. 오픈델타라는 것은 위의 회로와 같이 델타결선인데 회로가 열려있다는 것입니다(위의 결선도에서 회로가 열려진 부분에 전류제한 저항기 CLR과 영상전압계 V0가 접속되어 있습니다)
위의 교재에서 설명한 수식 또한 틀린 것은 아니나 이해하기 어려울 수 있으니 Y결선과 델타결선의 선간전압과 상전압의 루트(3) 관계식을 활용하여 이해하는 것이 쉽습니다. 당연히 결과값은 동일하게 나옵니다. 교재의 수식이 만들어진 바탕이 같은 원리이기 때문입니다. 공학에서 항상 근원원리는 동일합니다. 그래서 근원원리를 공부해야 한다는 것입니다.
이 상태에서 모선계통에서 1선지락 사고가 발생할 때 어떻게 되는지 시뮬레이션을 해보겠습니다. 1.GPT 1차측 지락상 전압0, Y결선 전압벡터 중성점이 지락상으로 이동, 상전압이 정상상태의 루트(3)배가 되고, 선간전압은 다시 그 전압의 루트(3)배가 됨 2.GPT 2차측에도 동일한 현상 발생(자기회로를 통해 전기회로가 그대로 전달되는 것이 변압기이니 당연한 현상) GPT 2차측 지락상 0V, 건전상 전압 110/루트(3)*루트(3)=110V, 건전상간 선전압 110*루트(3)=190V 여기까지 반복해서 이해하고 다음 단계로 넘어갑니다...
GPT 3권선의 오픈델타 변압기의 각 상에 전원 표시램프가 설치되어 있고, 이 램프는 정상 상태에서는 각각 63V의 상전압에 의해 약한 밝기로 점등되어 있음, 1선지락 발생시 지락상의 전압이 0가 되어 해당상의 램프는 소등되고 건전상의 전압은 110V로 상승하여 램프의 밝기가 약 2배로 밝아짐, 이 상태를 보고 지락이 발생한 상을 확인할 수 있도록 구성한 것임
CLR은 3300V에서는 50 Ohm, 6600V 계통에서는 25 Ohm, 22900V 계통에서는 8 Ohm의 저항을 사용하여 이 때 발생하는 전류값에 의해 가장 민감하게 반응하도록 관련 보호계전기를 셋팅함 [유의할 것은 지락전류는 GPT 3권선이 아닌 1권선의 Y결선 중성선으로 흐른다는 것입니다. 3권선 저항이 1권선으로 등가작용, 등가변환식 : r1=(1/9)a(r3)^2, a(1차/3차 권선비)]
첫댓글 상기의 설비는 22900V 중성점 비접지계통(화학공장이나 제철소 등 정전이 되면 심각한 문제가 발생하는 설비에서 사용)에서 사용하는 형태입니다. 이런 계통에서는 전원측의 중성점을 접지하지 않으니 전원측의 1선 지락이 발생해도 지락전류의 귀로(歸路)가 형성되지 않아 지락전류 검출을 통한 보호계전기 동작이 어렵습니다.
참고로 2선 이상의 지락(地落)이 발생하면 선간 합선 상태가 되므로 과전류형 보호계전기가 동작합니다.
그래서 GPT(Ground Potencial Transformer, 3권선 변압기 또는 접지형 계기용변압기라고 칭함)를 사용해서 1선 지락사고 발생시 지락영상전압을 검출하여 보호계전기를 동작시켜서 고장선로를 차단할 수 있도록 구성합니다. 통상 SGR(고장설비 선택차단 계전기)과 조합하여 고장선로만 차단하도록 구성하여 설비의 정전을 최소화하는 형태로 활용합니다.
지금부터 의문을 갖고 계신 1차, 2차, 3차 전압의 변성과정이 어떻게 되는지 알아보겠습니다.
3권선 변압기는 변압기의 철심이 3개이고 각 철심의 한쪽에 전원측 전압이 인가되는 1차권선이 감겨있고 철심의 다른 한쪽에는 2차권선과 3차권선이 같이 감겨있습니다. 이 상태에서 1차권선 Y결선, 2차권선 Y결선, 3차권선 오픈델타 결선으로 감겨집니다. 오픈델타라는 것은 위의 회로와 같이 델타결선인데 회로가 열려있다는 것입니다(위의 결선도에서 회로가 열려진 부분에 전류제한 저항기 CLR과 영상전압계 V0가 접속되어 있습니다)
1차측 Y결선(모선전원 전압 인가 22900/루트(3)) : 상전압(22900/루트(3)V, 선간전압 22900V)
2차측 Y결선(PT 정격전압으로 변성 : 상전압 110/루트(3)V=63V, 선간전압 110V)=> 선간전압 110v가 기준입니다
3차측 오픈 Delta 결선(2차측 권선과 동일한 권회수 : 상전압 110/루트(3)V=63V, 선간전압 110/루트(3)V=63V),
정상상태에서 오픈델타 양단전압은 삼상평형으로 상쇄되어 0V
위의 교재에서 설명한 수식 또한 틀린 것은 아니나 이해하기 어려울 수 있으니 Y결선과 델타결선의 선간전압과 상전압의 루트(3) 관계식을 활용하여 이해하는 것이 쉽습니다. 당연히 결과값은 동일하게 나옵니다. 교재의 수식이 만들어진 바탕이 같은 원리이기 때문입니다. 공학에서 항상 근원원리는 동일합니다. 그래서 근원원리를 공부해야 한다는 것입니다.
이 상태에서 모선계통에서 1선지락 사고가 발생할 때 어떻게 되는지 시뮬레이션을 해보겠습니다.
1.GPT 1차측 지락상 전압0, Y결선 전압벡터 중성점이 지락상으로 이동, 상전압이 정상상태의 루트(3)배가 되고, 선간전압은 다시 그 전압의 루트(3)배가 됨
2.GPT 2차측에도 동일한 현상 발생(자기회로를 통해 전기회로가 그대로 전달되는 것이 변압기이니 당연한 현상)
GPT 2차측 지락상 0V, 건전상 전압 110/루트(3)*루트(3)=110V, 건전상간 선전압 110*루트(3)=190V
여기까지 반복해서 이해하고 다음 단계로 넘어갑니다...
3.GPT 3권선에 발생하는 현상
지락상 전압 0V, 건전상 전압 루트(3)배=110/루트(3)*루트(3)=110V, 건전상간 선전압=오픈델타 양단전압=110*루트(3)=190V, 삼상전력의 한상이 지락되면서 오픈델타 삼상평형이 깨져서 건전상 2상의 선간전압이 오픈델타 양단에 발생함
GPT 3권선의 오픈델타 변압기의 각 상에 전원 표시램프가 설치되어 있고, 이 램프는 정상 상태에서는 각각 63V의 상전압에 의해 약한 밝기로 점등되어 있음, 1선지락 발생시 지락상의 전압이 0가 되어 해당상의 램프는 소등되고 건전상의 전압은 110V로 상승하여 램프의 밝기가 약 2배로 밝아짐, 이 상태를 보고 지락이 발생한 상을 확인할 수 있도록 구성한 것임
GPT 3권선의 오픈델타 양단에 190V의 전압이 인가되면 접속되어 있는 CLR(Current Limit R, 전류제한 저항)이 190v전압의 단락을 방지하여 안전전류가 흐르도록 제한하면서 CLR에 지락 영상전압(190V)가 인가되어 보호계전기(OVGR)에 영상전압을 전달하여 보호계전 동작 신호제공
CLR은 3300V에서는 50 Ohm, 6600V 계통에서는 25 Ohm, 22900V 계통에서는 8 Ohm의 저항을 사용하여 이 때 발생하는 전류값에 의해 가장 민감하게 반응하도록 관련 보호계전기를 셋팅함
[유의할 것은 지락전류는 GPT 3권선이 아닌 1권선의 Y결선 중성선으로 흐른다는 것입니다. 3권선 저항이 1권선으로 등가작용, 등가변환식 : r1=(1/9)a(r3)^2, a(1차/3차 권선비)]
모든 행운을 빕니다^^