계전기의 종류와 특징-(1/2)

계전기(OCR, OCGR)

계전기에는 동작방식, 용도 등에 따라 많은 종류가 있으나 배전선로 보호용으로는 단락 또는 지락보호를 위해 과전류계전기(OCR) 또는 지락과전류계전기(OCGR)가 사용된다.

동작방식을 기준으로 전자기계식(Electro-Mechanical) 계전기와 전자식(Electrical) 계전기로 구분할 수 있다. 우리가 흔히 알고 있는 유도형 계전기를 포함한 대부분의 아날로그 계전기(정지형 계전기 제외)는 전자기계식 계전기이며 디지털 계전기와 정지형 계전기는 전자식 계전기로 분류할 수 있다.

과거에는 유도형 계전기가 많이 사용되어 왔으나 요즘에는 디지털 계전기가 많이 늘어나고 있다.

1. 아날로그 계전기(유도원판형)

정정치(최소동작전류) 이상의 전류가 흐르면 자속에 의해 토크가 발생하고 이 토크가 원판을 회전시키게 되며 회전하는 원판에 있는 접점이 고정 접점에 접촉하는 순간 개방신호가 발생되고 이 신호에 의해 CB (CircuitBreaker)가 개방된다. 이때 고장전류가 발생하여 CB가 차단될 때까지의 시간(T-C)은 원판이 회전하여 접점이 붙는 시간(Tr)과 개방신호에 의해 CB가 차단되는 시간(Ti)으로 이루어진다. 여기서 Tr이 응답시간(Response Time)이 되고, Ti가 차단시간(InterruptTime이 되며 Tr + Ti가 고장제거시간(Clearing Time) 또는 동작시간(ActuatingTime)이 된다.

여기서 응답시간은 계전기의 T-C 특성에 의해 결정되는데 계전기의 T-C특성은 Pick-Up 배수, Lever값이 그 결정요소로서 작용한다. Lever값이 같을 경우에는 Pick-Up배수가 커지면 동작시간이 작아지고 Pick-Up 배수가 같을 경우에는Lever 값이 커지면 동작시간도 커지게 된다. 다만 Pick-Up 배수는 고장전류의 크기에 따라 결정되는 값이지만 Lever 값은 사용자가 임의로 설정할 수 있으므로 이것을 이용하여 계전기의 동작시간을 조정할 수 있다.

T-C 특성곡선의 동작시간이 응답시간(Tr)을 나타내는 기기도 있고 고장제거시간(T-C)을 나타내는 기기도 있는데 계전기는 보통 웅답시간(Tr)을 나타낸다. 따라서 고장이 완전히 제거되는데 걸리는 시간은 T-C 특성곡선으로부터 도출된시간에 차단시간(Ti)을 더해주어야 한다.

고장이 발생하여 계전기가 회전하는 도중에 고장이 제거되면 원판은 원래위치로 복귀한다. 이때 완전히 복귀하는데 걸리는 시간은 원판이 돌아간 거리에 비례하게 되는데 원판의 접점이 고정접점과 닿은 상태에서 처음 위치로 완전히 복귀하는데 걸리는 시간을 복귀시간이라고 한다. 계전기의 복귀시간은 Lever값에 비례하며 계전기마다 그 특성이 다르다.

만약 계전기가 완전히 복귀하지 않은 상태에서 다시 고장이 발생하면 원판은 그 지점에서 다시 회전하게 되므로 완전히 복귀된 상태에서 고장이 발생한 경우보다 동작시간이 짧아지게 된다. 따라서 재폐로가 되는 전위보호기기와 협조 검토를 할 경우에는 이를 감안하여야 한다.

또한 원판이 회전하는 도중에 고장이 제거되더라도 관성으로 인해 원판이 즉시 복귀하지 못하고 조금 더 회전하게 되는데 이때 관성에 의해 원판이 더돌아가는 시간을 관성시간(TIM)이라 한다. 계전기마다 관성시간이 다르나 Pick-Up 배수나 Lever 값에는 영향을 거의 받지 않는다.

1) 탭(Tap)

계전기의 동작치를 조정하기 위하여 계전기 내부의 보조변류기나 변성기에 여러 개의 단자를 내는데 이 단자를 탭(Tap)이라 한다. 이 탭의 위치를 변경함에 따라 계전기의 구동부에 가해지는 입력량이 변화되어 계전기의 동작치가 달라진다. 탭의 종류에는 일정한 값이 정해져 있는 Bolt-Type과 일정 범위 내에서 자유로이 조정할 수 있는 sliding type의 2가지가 있다.

2) 레버(time adjusting Lever)

반한시계전기의 동작시간 조정용 기구로서 유도원판의 축에 고정되어있다. 레버를 조정하면 고정접점과 가동접점의 간격이 변화되어 계전기의 동작시간이 변화된다. 일반적으로 레버에는 0.5~10까지의 눈금이 표시되어있으며 0.5에 조정 시 고정접점과 가동접점의 사이가 가까워져 동작시간 이짧게 되고 10에 조정 시는 두 접점 사이의 간격이 멀어져 동작시간이 가장 길게 된다.