차동계전기의 구조, 작동원리 및 종류

1. 차동계전기의 구조

차동계전기는 전기 시스템에서 발생하는 차동 전류를 측정하여 전기 장비나 시스템을 보호하는 역할을 하는 장치입니다. 주로 전력 변압기나 전기 모터와 같은 중요한 전기 장비에 적용되어, 이러한 장비의 차동 동작을 감지하고 적절한 조치를 취함으로써 시스템의 안전성을 보장합니다. 차동계전기는 일반적으로 두 개 이상의 전류 트랜스포머와 측정 회로로 구성됩니다. 차동계전기의 주요 구조 요소는 다음과 같습니다.

 

1) 전류 트랜스포머 (Current Transf.rmers - CTs):

차동계전기의 핵심은 전류 트랜스포머입니다. 이는 주로 고전류 회로의 특성을 낮은 측정 가능한 수준의 전류로 변환하는데 사용됩니다. 주로 차동계전기에서는 두 개의 전류 트랜스포머가 사용되며, 각각의 트랜스포머는 시스템의 입력과 출력 부분에서 발생하는 차동 전류를 감지합니다.

2) 측정 회로:

변압기에서 나온 낮은 수준의 전류를 측정하는 회로가 차동계전기에 포함됩니다. 이 회로에서는 두 전류 신호의 차이를 계산하고 이를 분석하여 차동 전류의 유무를 감지합니다.

3) 설정 및 제어 회로:

차동계전기는 설정된 임계값 이상의 차동 전류를 감지하면 시스템을 차단하거나 경보를 발생시키는 등의 조치를 취해야 합니다. 이러한 기능은 주로 설정 및 제어 회로를 통해 구현됩니다.

4) 출력 장치:

차동계전기가 차동 동작을 감지하면 적절한 출력 신호를 생성하여 시스템을 보호합니다. 이는 일반적으로 차단기나 경보 장치와 연결돼 있습니다.

차동계전기는 전력 시스템의 안전 및 보호를 위해 중요한 역할을 하며, 고전류 회로의 차동 동작을 신속하게 감지하여 적절한 대응을 취함으로써 장비의 손상을 방지합니다.

2. 차동계전기의 작동원리

차동계전기의 작동 원리는 전기 시스템에서 발생하는 차동 전류를 측정하여 시스템의 안전을 보호하는 데 기인합니다. 이를 이해하기 위해 차동계전기의 주요 작동 원리를 살펴보겠습니다.

 

1) 전류 트랜스포머 (CT)의 사용:

차동계전기는 일반적으로 전류 트랜스포머를 사용하여 고전류 회로의 특성을 낮은 수준의 측정 가능한 전류로 변환합니다. 두 개 이상의 전류 트랜스포머가 사용되며, 각각은 시스템의 입력과 출력 부분에서 발생하는 전류를 감지합니다.

2) 차동 전류 계산:

전류 트랜스포머에서 얻은 낮은 수준의 전류를 측정 회로로 전달합니다. 차동계전기에서는 주로 두 개 이상의 전류 트랜스포머로부터 얻은 전류 값의 차이를 계산합니다. 이는 차동 전류로 간주됩니다.

3) 설정된 임계값 비교:

계산된 차동 전류 값은 설정된 임계값과 비교됩니다.

설정된 임계값은 시스템이 정상적으로 작동하는 동안 예상되는 차동 전류의 한계를 나타냅니다.

4) 보호 동작 결정:

차동 전류가 설정된 임계값을 초과하는 경우, 차동계전기는 시스템을 차단하거나 경보를 발생시키는 등의 적절한 보호 동작을 수행합니다.

이로써 시스템 내의 문제나 고장으로 인한 차동 동작을 탐지하고 대응함으로써 시스템을 안전하게 유지합니다.

5) 출력 신호 생성:

차동계전기는 보호 동작을 수행할 때 적절한 출력 신호를 생성합니다.

이 출력 신호는 주로 차단기를 작동시키거나 경보 장치를 활성화하여 문제를 해결하거나 경고하는 데 사용됩니다.

차동계전기는 주로 전력 변압기, 전기 모터 등과 같은 중요한 전기 장비에 적용되어 이러한 장비의 차동 동작을 신속하게 감지하고 시스템을 보호합니다.

 

3. 차동계전기의 종류

차동계전기는 다양한 종류가 있으며, 사용 목적에 따라 다양한 형태와 기능을 가지고 있습니다. 주요 차동계전기의 종류는 다음과 같습니다.

 

1) 입력 차동계전기 (Differential Protection Relays):

주로 전력 변압기와 같은 전력 시스템의 입력 부분에서 차동 보호를 제공하는데 사용됩니다. 변압기 내부의 차동 전류를 측정하여 변압기의 내부 단락이나 고장으로부터 보호합니다.

2) 출력 차동계전기 (Differential Protection for Generators):

발전기의 출력 부분에서 작동하며, 발전기의 차동 전류를 측정하여 발전기 내부의 문제나 고장으로부터 보호합니다.

3) 모터 차동계전기 (Differential Protection for Motors):

전기 모터에 적용되며, 모터의 차동 전류를 감지하여 모터 내부의 문제나 단락으로부터 보호합니다.

4) 케이블 차동계전기 (Differential Protection for Cables):

전력 케이블에서의 차동 전류를 측정하여 케이블 내부의 단락이나 고장으로부터 보호합니다.

5) 버스 차동계전기 (Differential Protection for Busbars):

전력 시스템의 버스바 (Busbars)에서 차동 전류를 측정하여 이 부분의 단락이나 문제로부터 시스템을 보호합니다.

6) 차동/주파수 병합 계전기 (Differential/Frequency Relays):

차동 계전기와 주파수 계전기를 결합하여 전력 시스템의 차동 및 주파수 변동에 대한 보호를 제공합니다.

7) 차동/지배 계전기 (Differential/Percentage Differential Relays):

전력 시스템에서는 일정 백분율 이상의 차동 전류가 감지될 때 차단하는 방식으로 동작하는 차동/지배 계전기가 사용됩니다.

 

이러한 차동계전기의 종류는 전기 시스템의 특정 부분이나 장비에 따라 다양하게 적용됩니다. 각각의 종류는 특정한 응용 분야에 적합하게 설계되어 시스템의 안전성을 향상시킵니다.