고속도재폐로방식

고속도 재폐로방식

가. 개요

재폐로는 기중절연설비(예: 송전선로)에만 적용이 가능한 방식으로 송전선사고는 대부분 뇌에 의한 아크 사고로서 영구사고는 전 사고의 10% 미만이다. 따라서 사고 제거 후 아크의 자연소멸을 기다렸다가 재송전하면 사고점의 절연은 회복되어 있어서 다시 송전을 계속할 수 있는 경우가 대체적이다.
재폐로 방식은 사고차단 후의 재투입을 자동으로 하는 것이며, 송전선 보호계전기에서 신호를 받아서 기동하고 계통의 여러 가지 조건을 확인하여 규정된 시간후에 투입지령을 내는 방식이다.

나. 재폐로 방식의 종류

재폐로방식은 대상송전선의 적용보호방식,전압계급, 배후 전원의 유무에 따라 재폐로시간, 기동조건, 재폐로 상수에 차이가 있다.

1. 재폐로 동작시의 조건

재폐로를 할 경우에는 양단전원이 동기 운전하고 있는 것을 확인하여야 한다. 양단전원이 동기되어있지 않은 상태에서 재 투입되면 탈조를 일으켜 계통의 해열이나 대정전을 일으킬 수 있다.

2. 고속도 재폐로

2-1. 단상 재폐로

단상 재폐로는 1선지락 사고시에 사고상만을 차단하고 나머지 2상으로는 전력을 송 수전하여 동기를 유지하고 사고상의 절연회복을 기다려서 차단했던 1상을 재폐로하는 방식이다.
2상에 의한 연계로 동기는 유지되고 있으므로 3상 재폐로와 같이 특별히 동기검출이 불필요하므로 1회선 송전선에도 적용할 수 있다.

단상차단 때는 무전압이 된 상도체 근처에 건전전압을 가진 2상의도체가 있어서 소이온시간이 길어지며, 무전압시간은 3상 재폐로 때 보다 더 길게 잡지 않으면 안 된다.
단상 재폐로는 1선지락사고시 사고장만 차단하며 2상 이상이 포함된 사고시에는 3상차단하고 재폐로하지 않는다. 따라서 1선지락사고와 2상이상의 사고를 확실하게 판별하여야 하며, 또한 1선지락사고의 사고상을 선별할 필요가 있다. 사고상 판별 계전기는 지락방향거리계전기나 전류보상부 부족전압계전기를 사용한다.
1선 지락사고시에는 단락계전기도 함께 동작할 경우도 있으므로 단락의 트립회로는 Lock 시킬 필요가 있다.

2-2. 3상 재폐로

사고 상수에 관계없이 회선단위로 3상을 동시차단한 후 재폐로하는 방식이다. 이 경우 재폐로의 조건을 만족해야 한다. 재폐로 조건 확인에는 인접회선의 조류검출방식과 동기확인방식이 있다.

- 동기검출방식

병행 2회선에서 1회선에 사고가 발생하여 사고회선의 양단 차단기가 동시 차단되어 무전압시간이 된 후 재폐로할 경우 다른 회선을 통하여 연계가 유지되어 있으면 지장없이 재폐로할 수 있다. 따라서 이 경에 정상회선의 조류검출계전기가 동작되어 있는 것을 확인하면 된다.

- 동기확인방식

사고회선 양단의 차단기가 차단한 후 주계통에 가까운 단자는 선로 무전압을 검출하여 상대단도 차단되었다는 것을 확인한 후에 먼저 재폐로 하고 상대단은 충전된 선로전압과 모선전압의 위상차를 동기검출계전기(Synchronism Check relay)로 검출해서 동기를 확인하고 재폐로 하는 방식이다.

2-3. 다상 재폐로

국내의 경우 2회선 철탑이 대부분이기 때문에 뇌격사고 등에 2회선에 걸친 다중사고가 일어나는 빈도가 높다. 다상 재폐로 방식은 어떤 사고에 대해서도 사고상만을 차단하므로 차단상태에서의 송전전력이 크고 과도 안정도 면에서도 유리하다.

- 다상 재폐로의 조건

사고 차단 후 2회선 전체로서 건전상의 상수(동일한 상의 경우에는 2개라도 1개로 취급)가 2상 또는 3상이면 재폐로 시키는 것이다. 이방식을 적용하려면 사고상만을 확실하게 판별할 수 있는 보호방식이어야 하므로 각상 위상비교계전방식, 각상 표시선 계전방식 또는 전류차동 계전방식을 사용할 경우에만 적용할 수 있다.
처음 사고상 차단후의 무전압시간 중에 다른상에 또 사고가 발생하는 경우에는 재폐로 시간은 새로 시작되도록 하여야 한다.

3. 저속도 재폐로방식

사고차단 후의 계통복구작업을 자동화하여 공급지장시간의 단축과 운전의 합리화를 기하기 위한 목적으로 사용되며, 22.9KV 배전방식에서는 선로에 접속된 Re-closer, Sectionalizer 및 Fuse Cut Out 등과 협조하도록 변전소의 차단기에 적용하는데 재폐로 동작책무는 0 - 0.5초 - CO - 15초 - CO - Lockout로 하고 있다.

다. 재폐로방식의 특징

계통의 과도안정도를 향상시킬 수 있어서 송전용량이 증대된다.
기기나 선로의 과부하를 감소시킨다.
계통의 자동복구로 운전원의 조작에 의한 복구보다 신속하고 정확하다.
케이블 배선에서는 적용이 불가능하다.(케이블선로는 케이블이 손상된 경우에만 발생되기 때문)
후비보호 계전기의 동작에 의한 차단시에는 재폐로를 하지 않으며, 전 구간이 고속으로 차단되는 Pilot 계전방식에서만 적용한다.

라. 재폐로시간(Reclosing Time)

재폐로 계전기는 보호계전기의 동작으로 시동되며, 차단기의 차단으로 무전압이 된 후 사고점의 소이온시간(Deionigation Time)을 대기했다가 차단기에 투입지령을 내려 재폐로 시킨다.
재폐로 시간은 사고발생시부터 재폐로에 의해 양측 차단기가 폐로 할 때까지의 총시간을 말한다. 특히 고장회선 양단자의 차단기 차단시간이 다른 경우에는 사고점 아크의 소멸에 유효한 무전압시간을 짧은데도 양측의 연계가 끊어진 무통전시간은 길어져서 계통운영상 불리하다.
무전압시간을 결정하는 요인은 차단기의 허용투입시간 외에 소이온 시간과 계통안정도 등이 있다.

재투입시간은 빠를수록 계통안정도 향상을 위해 유리하지만 너무 빠르면 전압을 인가했을 때 재발호할 우려가 있어 일정시간 후에 투입할 수 있다.
Pilot 계전방식을 적용하고 차단시간이 빠른 차단기를 사용한다.
소이온시간은 사고점에 생긴 잔류 이온이 소멸해서 사고점의 절연이 회복하기까지의 시간을 말하는데 이것은 주로 건전회선이나 건전상에서의 정전유도와 전자유도에 희해 사고점의 잔류이온을 통해 흐르는 전류에 의해 좌우된다. 일반적으로 계통전압이 높을수록 또 차단선로의 긍장이 길수록 이 전류가 커지기 때문에 절연회복에 더 긴 시간이 소요된다.
무전압시간은 다음 식으로 산출된다.

- KV : 계통 정격전압

(고속도차단이란 20/1000 sec 이하에서 전기회로를 차단하는 차단기를 말한다) -0.02초(1.2㎐)
리클로져의 분류에서 고속도형이란 무 전압시간이 1초이하인 것을 말한다.
고속도 계전기란 0.2-2㎐에서 동작하는 계전기를 말한다.