보호 및 계전기 가이드: 계전기 선택, 설정 및 테스트

보호 계전기가 실제로 보호하는 것

보호 계전기는 의사 결정자입니다. 전류/전압(경우에 따라 주파수, 전력, 임피던스, 고조파)을 측정하고 논리를 적용하며 조건이 손상 위험이나 안전 위험을 나타내는 경우 회로 차단기에 트립을 보냅니다. 실제 보호 및 계전기 설계에서는 다음을 보호합니다.

• 장비: 변압기, 모터, 발전기, 케이블, 버스바 및 피더.
• 시스템 안정성: 오류 발생 시 계단식 트립을 방지합니다.
• 인력 및 시설: 아크 플래시 지속 시간 및 안전하지 않은 접촉 가능성을 제한합니다.

유용한 정신적 모델은 "보호 구역"입니다. 모든 자산에는 백업 보호 업스트림과 함께 명확하게 정의된 경계와 기본 릴레이 체계가 있어야 합니다. 목표는 1차 릴레이가 먼저 작동하는 것입니다. 백업은 1차 보호 또는 차단기가 실패한 경우에만 작동됩니다.

가장 자주 사용하게 될 핵심 릴레이 기능

최신 수치 계전기는 하나의 장치에서 많은 기능을 구현합니다. 다음은 보호 및 계전기 애플리케이션의 일반적인 구성 요소와 그 장점입니다.

많은 산업 및 상업용 시스템에 대한 출발점이 필요한 경우 잘 조정된 시간 곡선을 갖춘 결합된 위상 과전류 지락 패키지가 가장 비용 효과적인 기준선인 경우가 많습니다. 그런 다음 위험과 중요성이 정당화되는 차동, 아크 플래시 감소 또는 통신 지원 구성표를 추가하십시오.

보호 체계 설계: 영역, 선택성 및 백업

실용적인 보호 및 계전기 철학은 각 오류 유형에 대해 "누가 먼저 트립합니까?", "얼마나 빨리 작동합니까?", "실패할 경우 누가 백업합니까?"라는 세 가지 질문에 대답해야 합니다. 고전적인 계층 구조는 다음과 같습니다.

• 1차 보호: 가장 작은 구역을 보호하고 가장 빠르게 이동합니다.
• 로컬 백업: 로컬 차단기가 지워지지 않으면 차단기 오류 로직이 업스트림 차단기를 트립합니다.
• 원격 백업: 로컬 구성이 실패할 경우 오류를 해결하는 업스트림 릴레이 시간 지연 과전류/거리.

계획해야 할 조정 마진

시간 등급 과전류 조정의 경우 엔지니어는 일반적으로 릴레이 작동 시간 허용 오차, 차단기 제거 시간 및 CT/릴레이 과도 효과를 포함하는 조정 시간 간격을 목표로 합니다. 많은 현장 설정에서 실용적인 시작 범위는 다음과 같습니다. 0.2~0.4초 동일한 사고 전류 수준의 다운스트림 및 업스트림 장치 간(차단기 속도 및 계전기 유형에 따라 조정)

빠른 "영역 경계" 확인

설정을 마무리하기 전에 각 구역 경계가 물리적으로 의미가 있는지 확인하십시오. CT 위치, 차단기 위치 및 연결 해제가 정렬되어야 합니다. 도면에 하나의 경계가 표시되어 있는데 CT 배선이나 차단기 라인업이 다른 경계를 구현하는 경우 오작동이 많이 발생합니다.

계측기 변압기 및 배선: 숨겨진 고장 지점

보호 및 계전기 성능은 측정 체인에 의해 제한됩니다. 릴레이가 오류를 올바르게 "인식"하지 못하는 경우 아무리 정교하게 설정해도 문제가 해결되지 않습니다.

변류기(CT): 정확도 대 포화

CT 포화는 특히 차동 및 고속 요소의 경우 높은 결함이 발생하는 동안 전류를 지연하거나 왜곡할 수 있습니다. 실질적인 완화에는 다음이 포함됩니다.

• 보호의무 및 예상되는 고장전류(DC 오프셋 포함)에 적합한 CT 등급을 사용하십시오.
• 2차 부담을 낮게 유지합니다. 단거리 실행, 올바른 도체 크기, 견고한 종단 처리.
• 모든 CT의 극성과 비율을 확인합니다. 단일 역방향 CT는 차동 보호를 무력화할 수 있습니다.

전압 변압기(VT/PT): 퓨즈 및 전위 손실 로직

VT 퓨즈 오류는 저전압 또는 거리 오류를 모방할 수 있습니다. 가능한 경우 전위 손실 감독을 사용하고 VT 2차 융합 방식이 계획의 기대치와 일치하는지 확인하십시오. 릴레이가 전압 분극을 사용하는 경우 VT 손실 시 릴레이가 어떻게 작동하는지 확인하여 사각지대나 불필요한 트립 조건이 발생하지 않도록 하십시오.

실제 규칙: 설명할 수 없는 작동이 나타나면 설정을 변경하기 전에 CT/VT 배선, 부하, 극성 및 접지를 확인하십시오. 많은 조사에서 근본 원인은 다음과 같습니다. 배선 또는 계측기 변압기 동작 , 보호 요소 자체가 아닙니다.

실제 예제를 사용한 실제 릴레이 설정 작업 흐름

다음은 피더 과전류 보호를 위해 적용할 수 있는 실제 작업 흐름입니다. 이는 전체 조정 연구를 대체할 수는 없지만 가장 일반적인 오류를 방지합니다.

단계별 작업흐름

1. 시스템 데이터 수집: 단선, 변압기 임피던스, 도체 크기, 차단기 유형, CT 비율 및 접지 방법.
2. 부하 및 돌입 예상(최대 수요, 모터 시동, 변압기 통전)을 계산합니다.
3. 주요 버스(최소 및 최대)의 결함 수준을 계산합니다. 해당되는 경우 소스 변형 및 모터 기여도를 포함합니다.
4. 보호 요소를 선택하십시오: 위상 OC, 지락, 순시, 필요한 경우 방향성.
5. 의도적인 마진을 사용하여 다운스트림에서 업스트림으로 시간 곡선을 조정합니다(교차점을 "눈으로 확인"하지 않음).
6. 보호 목표에 대한 검증: 정상 부하 시 트립 없음, 필요한 시간 내에 결함 시 트립, 올바른 백업 작업.
7. 모든 가정과 설정 근거를 문서화하여 향후 변경 사항이 일관되게 유지되도록 하세요.

실제 사례(일반적인 숫자)

전부하 전류가 300A이고 CT 비율이 600:5인 480V 피더를 생각해 보십시오. 일반적인 시작 접근 방식은 다음과 같습니다.

• 근처의 위상 시간 과전류 픽업 1.25× 예상되는 최대 부하(불필요한 트립을 방지하기 위해)를 확인한 다음 모터 시동 및 다양성을 조정합니다.
• 선택성을 유지하기 위해 최대 다운스트림 관통 결함보다 높은 순시 요소가 설정되거나 선택성이 중요한 경우 비활성화됩니다.
• 접지 시스템을 존중하면서 낮은 수준의 접지 오류를 감지하기 위해 선택된 접지 오류 픽업; 저항 접지 시스템의 경우 이는 위상 픽업보다 상당히 낮을 수 있습니다.

많은 시설에서 아크 플래시 성능 개선은 정상적인 조정을 그대로 유지하면서 픽업을 낮추는 것보다 유지 관리 중 더 빠른 로직(예: 유지 관리 모드 입력)을 사용하는 데 더 많이 의존합니다. 방어 가능한 결과는 다음과 같습니다. 사람이 노출되면 빠르게, 공장이 가동 중일 때는 선택적 .

최신 보호 계전기: 논리, 통신 및 IEC 61850

보호 및 계전기 시스템은 속도와 선택성을 향상시키기 위해 통신 지원 방식을 점점 더 많이 사용하고 있습니다. 일반적인 패턴에는 허용 트리핑, 차단 체계 및 전송 트립이 포함됩니다. IEC 61850은 많은 설계에서 하드와이어 인터록을 대체할 수 있는 표준화된 데이터 모델과 고속 메시징(예: GOOSE)을 지원합니다.

커뮤니케이션이 가장 도움이 되는 곳

• 라인 보호: 순수 시간 등급에 비해 허용 방식으로 더 빠르게 제거됩니다.
• 버스 및 차단기 오류 조정: 결정론적 논리 및 향상된 이벤트 보고.
• 운영 가시성: 오실로그래피 및 이벤트 로그는 여행 후 문제 해결 시간을 단축합니다.

사이버 및 구성 제어(비선택 사항)

최신 릴레이는 프로그래밍 가능한 엔드포인트이므로 구성 제어는 안정성의 일부입니다. 설정 파일 및 통신 매핑을 제어된 아티팩트로 처리합니다. 버전 기록을 유지하고 액세스를 제한하며 테스트 프로세스를 통해 변경 사항을 검증합니다. 강력한 운영 관행은 트리핑 논리를 변경할 수 있는 모든 변경 사항에 대해 동료 검토를 요구하는 것입니다.

테스트 및 시운전: 현장에서 "좋은" 모습

보호 및 계전기 구성은 시운전만큼 우수합니다. 수치 계전기는 풍부한 진단 기능을 제공하지만 감지 → 논리 → 출력 접점 → 차단기 트립 코일 → 차단기 제거 등 엔드투엔드 트립 경로를 증명해야 합니다.

시운전 체크리스트(실용)

• CT 극성, 비율 및 위상 검증; 2차 접지를 확인하고 문서화했습니다.
• VT 극성 및 올바른 위상 대 위상/위상 대 중성 매핑; 전위 손실 논리가 확인되었습니다.
• 트립 회로 검증: 트립 코일 연속성, DC 공급, 감시 경보 및 올바른 출력 접점 매핑.
• 2차 주입 테스트: 설정에 따라 픽업, 시간 곡선 및 방향 동작을 검증합니다.
• 사용되는 통신 지원 트립에 대한 엔드투엔드 테스트(통신 손실에 대한 오류 방지 동작 포함)
• 이벤트 기록 캡처 확인: 교란 기록, 시간 동기화 및 정확한 스테이션 이름 지정.

실제 수용 기준은 측정된 트립 시간(릴레이 작동 출력 차단기 제거)이 설계 가정과 일치한다는 것입니다. 많은 응용 분야에서 "순간적인" 보호 작업은 다음과 같은 수준일 것으로 예상됩니다. 몇 가지 전력-주파수 사이클 릴레이 결정과 차단기 제거를 위한 것이지만 정확한 목표는 차단기 및 조정 계획과 일치해야 합니다.

오작동 문제 해결: 신속한 근본 원인 격리

릴레이가 예기치 않게 작동하는 경우 근본 원인을 찾아내는 가장 빠른 방법은 "릴레이가 측정한 것"과 "시스템이 경험한 것"을 분리하는 엄격한 순서를 사용하는 것입니다. 릴레이 이벤트 보고서와 오실로그래피를 먼저 사용하십시오. 이는 사후에 이루어진 가정보다 더 신뢰할 수 있는 경우가 많습니다.

답을 얻을 수 있는 높은 수율 질문

• 어떤 요소가 주장되었습니까(예: 시간 OC, 순시, 차동, 저전압)?
• 파형에 실제 결함 신호(전류 크기, 위상 변이, 역상분, 잔류 전류)가 표시됩니까?
• 작동 시 릴레이가 올바르게 극성화되었습니까(VT 존재, 올바른 위상 매핑)?
• CT 포화 또는 배선 오류로 인해 측정(평탄한 전류, 일치하지 않는 위상 전류)이 설명될 수 있습니까?
• 차단기가 실제로 열렸나요, 아니면 차단기 고장 시나리오를 경험하셨나요?

일반적인 예: 돌입 억제가 비활성화되거나 잘못 구성된 경우 변압기 전원 공급 시 차동 트립이 발생합니다. 또 다른 빈번한 문제는 잘못된 잔류 배선이나 느슨한 CT 2차 연결로 인해 발생하는 접지 결함 "픽업 채터"입니다. 두 경우 모두 측정 체인이 올바른지 확인하지 않으면 설정 변경만으로는 위험합니다.

작업에 적합한 릴레이 선택

보호 계전기 선택은 기능 수뿐만 아니라 결함 유형, 중요도 및 유지 관리 가능성을 기준으로 이루어져야 합니다. 과매수 또는 과소보호를 피하려면 아래 기준을 사용하십시오.

실제로 중요한 선택 기준

• 필요한 보호 기능: 향후 확장(추가 피더, DG, 타이 브레이커)을 포함합니다.
• 입력/출력: 트립 코일, 차단기 상태, 인터록, 유지 관리 모드, 경보.
• 통신: SCADA 프로토콜 지원, IEC 61850 요구 사항, 시간 동기화 방법.
• 이벤트 기록: 파형 캡처 깊이, 트리거 및 검색 용이성.
• 운영 유지 관리: 소프트웨어 가용성, 템플릿 지원 및 교육 공간 설정.

대부분의 프로젝트에 대한 실제 결과 설명은 다음과 같습니다. 가능한 경우 릴레이 제품군을 표준화하고 템플릿을 설정합니다. . 기술자가 이벤트 보고서 및 논리의 패턴을 인식하므로 표준화를 통해 엔지니어링 시간이 단축되고 예비 부품이 단순화되며 사고 대응이 향상됩니다.