보호계전기의 종류와 용도

차동계전기는 변류기(CT, 큰 전류를 작은 전류로 바꿔 계전기에 전달하는 기기)로 잰 보호 구간에 들어가는 전류와 나오는 전류의 차로 동작한다. 정상일 때는 두 전류가 같아 차가 0 이고, 내부에서 고장이 나면 전류의 일부가 고장점으로 빠져 양쪽 변류기 전류 사이에 차가 생긴다. 지락계전기는 지락 사고를, 과전류계전기는 정해진 값 이상의 전류를, 역상전류계전기는 불평형 때 생기는 역상분 전류를 보므로 전류의 차를 보는 계전기가 아니다.

비율차동계전기는 들어가는 전류와 나오는 전류의 차이가 일정 비율 이상일 때 동작해 발전기나 주변압기의 내부 고장을 보호하며, 외부 고장은 두 전류가 함께 커져 차이가 작으므로 동작하지 않는다.

용도 짝은 이렇다. 과부하와 단락은 전류가 늘어나는 사고이므로 전류를 보는 과전류계전기가 맡고, 과전압계전기는 전압이 높을 때 동작하므로 과부하나 단락 사고를 막는 용도가 아니다. 역상과전류계전기는 부하 불평형으로 생기는 역상전류를 감지해 발전기 회전자의 과열 소손을 막는다. 전압평형계전기는 두 계기용변압기(PT)의 전압이 어긋나는 것을 보고 발전기 출력측 PT 퓨즈가 끊겼을 때 계전기가 잘못 동작하는 것을 막는다. 결상계전기는 3상 중 한 상이 끊겨 단상으로 운전되는 상태를 감지해 변압기와 전동기의 소손을 막는다. 단락계전기는 단락 전류, 지락계전기는 지락 전류를 감지한다.

송전선과 모선 쪽은 이렇다. 거리계전기는 전압과 전류의 비인 임피던스로 고장점까지의 거리를 가늠하며 송전선 보호에 쓰이고, 방향단락계전기는 전류가 어느 쪽으로 흐르는지를 본다. 모선은 여러 선로가 모이는 굵은 도체인데, 모선 보호에는 거리와 방향을 함께 보는 거리 방향 계전기가 가장 유리하다. 역상계전기(역상분을 본다), 재폐로계전기(차단 뒤 다시 투입하는 일을 맡는다), 과전류계전기(전류의 크기만 본다)는 이 목적에 맞지 않는다.

단락 보호방식은 선로 모양과 전원 위치에 따라 다르다. 방사상 선로에서 전원이 1단에만 있으면 고장 전류는 모두 발전소에서 고장점 쪽으로 방사상으로 흘러나간다. 방사상 선로에서 전원이 양단에 있으면 전류 방향까지 가려야 하므로 방향 단락 계전기와 과전류계전기를 조합해 쓴다. 환상 선로는 전원이 1단에만 있으면 방향 단락 계전기를, 전원이 두 군데 이상 있으면 방향 거리 계전기를 쓴다. 선택 단락 계전기는 두 회선이 나란한 병행 2회선 선로에서 고장 회선만 골라 끊는 장치이다.