『과전류보호』???
안녕하세요! Dr.WG입니다. 이번 글에서는 전력계통보호를 포함하여 전기회로의 어떤 얘기치못한 고장, 사고에 계통을 보호하고, 설비의 손상을 막는 과전류보호(Overcurrent Protection)에 대해서 알아보고자 합니다.
우리의 일상에도 밀접하게 녹아있는 보호방식입니다. 집 현관쪽에 보통 많이 있는데 어느 한 구석을 가보면 주택용분전반(일명 "두꺼비집")이 있습니다. 어느 집이든 무조건 있는 것이죠. 집에 합선과 같은 회로적인 문제나 콘센트에 꽂혀있는 전기설비의 누전과 같은 문제가 발생하면 두꺼비집에 있는 차단기인 NFB(No Fuse Breaker)가 회로를 끊어주게 됩니다. 이 또한 과전류보호를 채택하고 있는 방식인 것이죠.
퓨즈(Fuse) 역시 마찬가지입니다. 퓨즈의 원리는 퓨즈 내부에 일정한 값의 저항을 가지는 도선이 있는데 일정치 이상의 전류가 흐르게 되면 이 도선이 끊어지게 되면서 회로를 분리시켜주는 역할을 하게 됩니다. 즉, 평상시에는 퓨즈도 회로의 일부로 전기를 흘려주는 도체 역할을 하지만 전기회로 내부에 어떤 이상이 발생하여 과전류가 흐르게 되면 회로분리가 되지 않을 시에는 제품 손상, 심각하게는 화재사고까지 발생할 수 있는데 이를 방지해주는 역할도 하게 됩니다.
사실 가정집과 같은 이런 소규모로 전력을 사용하는 곳에 굳이 값비싼 보호계전기를 사용할 필요없이 위에서 소개드린 장치들로 충분히 보호할 수 있습니다.
◎ 전력계통(22.9kV)에서는 과전류보호를 어떻게 수행할까?
일상에서 사용하고 있는 220V, 60Hz의 교류전력은 22.9kV의 전력계통으로부터 공급받습니다. 비교적 전력소비가 많은 사업체, 공장, 아파트 대단지들은 22.9kV를 직접 공급받기도 하지만 일반적으로 220V로 감압시켜 공급받습니다. 그렇다면 22.9kV의 선로가 공급해주고 있는 개소가 꽤 많을텐데요..?
이렇게 22.9kV의 전압으로 여러 개소에 전력을 공급하고 있는 전선로를 "22.9kV 배전선로"라고 말합니다. 그럼 22.9kV 배전선로에서는 어떻게 과전류 고장으로부터 전력계통을 보호하게 될까요? 원리는 같습니다. 고장전류를 차단해줄 수 있는 차단기(Circuit Breaker)가 있고, 차단기에게 개방신호를 주는 계전기(Relay)와 계전기로 전류정보를 줄 수 있는 변류기(Current Transformer)로 구성할 수 있습니다.
◎ 과전류 순시보호(Instantaneous Overcurrent Protection)
순시라 함은 순한시의 줄임말로, 일정치 이상의 전류가 흐르면 전류 크기에 상관없이 즉시 바로 끊어버리겠다는 것입니다. 예를 들어 변류비가 600:5이면, 계전기의 순시과전류 설정이 20A일 경우 22.9kV 배전선로에는 실제로 20A x 600 / 5 = 2400A이상 흐를 경우 즉시 차단기를 개방시키겠다는 것입니다. 보통 계전기가 연산하는 시간(2~3cycle)정도만 소요하고 고속도로 동작하게 됩니다.
◎ 과전류 정한시보호(Definite Time Overcurrent Protection)
설정치 이상의 전류가 흐르면 전류의 크기에 상관없이 설정한 시간만큼 지연하여 동작하게 됩니다.
◎ 과전류 반한시보호(Inverse Time Overcurrent Protection)
설정치 이상의 전류가 흐르면 전류의 크기에 반비례하여 시간이 지연하는 특성을 가지고 동작하게 됩니다.
◎ 22.9kV 배전선로 과전류보호계전기(OCR) 결선도
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