모선보호의 개념을 제대로 이해하기 위해서는 우선적으로 설비의 구성 및 개요를 파악해야 합니다. 설비의 구성을 이해하고 보호의 목적과 적용 이유를 파악함으로써, 모선보호에 대한 이해도를 높일 수 있습니다.
이중모선 GIS 구성 및 운영
적용 및 개요
이중 모선(double busbar)은 전력 시스템에서 두 개의 모선을 활용하여 안정성과 신뢰성을 강화하는 구조로, 주로 발전소나 변전소에 적용됩니다.
이 구조는 한 모선에 문제가 발생하더라도 다른 모선을 통해 지속적으로 전력을 공급할 수 있어 유지보수나 고장 시 전력 공급의 중단을 최소화하는 중요한 장점을 제공합니다.
여기서 보호와 연관을 위한 Key Point는 어느 한 모선에 고장이 발생했을 경우 건전한 다른 모선으로 전력을 공급한다는 것을 잊지 말기 바랍니다.
170kV 이중모선 GIS 설비 단선도
설비 구성의 정의
1. 모선 구성: 변전소의 전력 설비는 보통 No.1 Bus와 No.2 Bus 두 개의 모선으로 나뉘며, 각각의 모선에 PT(Potential Transformer)가 설치되어 전압을 측정합니다. 이는 전력 시스템의 모니터링과 보호에 필수적인 요소입니다.
2. 모선의 영역 구분: 위 그림에서 CB(Circuit Breaker)를 기준으로 모선과 연결된 선(Blue line)까지가 모선임을 반드시 인지하기 바랍니다.
3. Feeder(F/D): F/D는 송전선(T/L) 또는 변압기(TR)등이 연결된 Bay 로, 전류가 들어오고 나가는 것을 말합니다. 모선보호에서는 들어오고 나가는것만 필요함에 따라 그것이 어떤 용도인지는 중요하지는 않으므로 F/D로 표현함을 반드시 인지하기 바랍니다.
4. Bus Tie: 두 개의 모선을 연결할 때 사용되는 설비로 시스템의 안정성을 높이는 중요한 역할을 합니다.
5. Bus Section: 위 그림에서 61 Bus와 66 Bus로 표시되는 경우처럼, 각 모선을 구분하여 운영함을 목적으로 하며, 주로 부하를 전환하거나 큰 용량의 변전소에서 효율적으로 운영하기 위해 적용됩니다.(변압기 4Bank 이상 적용)
모선보호 개념의 이해
모선 보호 계전기에서는 크게 두 가지로 구분할 수 있는데, 바로 F/D와 Bus Tie입니다.
여기서 Bus Section은 F/D로 적용하는 것으로 알고 있기 바랍니다.
단, Bus Section은 #1,2 모선 선택이 필요없음으로 DS 접점은 필요하지 않습니다.
앞서 이중 모선에 대해 설명드린 것처럼, 한 모선에 고장이 발생했을 때 전력 공급의 중단을 방지하기 위해 건전한 모선으로 절체하여 계속해서 전력을 공급하는 것이 매우 중요합니다. 이때 모선 보호 계전기는 현재 F/D가 어느 모선에서 운전되고 있는지 반드시 인지해야 합니다.
이 말은, 고장이 발생한 모선으로 운전 중인 F/D는 모두 차단해야 한다는 의미입니다. 그렇지 않으면 고장 구간에서 발생한 전기적 문제가 시스템 전체로 퍼질 위험이 있기 때문입니다.
모선 보호 계전기가 어느 모선에서 운전이 이루어지고 있는지 판단하는 방법은, 해당 모선에 연결된 Disconnector(단로기)의 상태를 기반으로 합니다.
구체적으로 설명하자면, 각 모선에 연결된 Disconnector가 Close 상태인지 여부를 보고 운전 상태를 결정합니다.( 단, Bus Tie와 Bus Section은 제외합니다. )
예를 들어, #1 DS가 Close 상태이고 #2 DS가 Open 상태라면, 이 Bay는 No.1 모선에서 운전되고 있다는 것을 의미합니다.
이런 방식으로 계전기는 F/D가 어느 모선으로 현재 운전 중인지 실시간으로 파악하고, 고장이 발생한 모선에서 운전 중인 F/D를 신속히 차단할 수 있어야 합니다.
위 그림과 같이 모선에 연결된 DS 운전상태에 따라 No.1 모선운전인지, No.2 모선 운전인지 결정됨을 알수 있습니다.
설비별 차단방법
1) F/D는 DS 접점 상태를 인지하여 No.1 Bus or No.2 Bus 운전여부를 판단하고 해당 CB를 트립하며,
2) Bus Tie는 2개 모선 구분없이 모선 고장에서 무조건 트립합니다.
-> 건전한 모선의 전력공급을 유지하기 위해
3) Bus Section은 No.1 Bus/ No.2 Bus 선택이 필요없음에 따라 고장난 모선에서만 트립합니다.(예를들어 No.1 모선 고장시에는 그림에서 위 차단기만 트립함을 의미합니다.)
“이번 포스팅에서는 이중모선 전력설비와 모선 보호 계전기의 기본 개념을 살펴보았습니다. 다음 포스팅에서는 이중 모선 시스템에 대한 보호 방법과 적용 기능에 대해 자세히 알아보겠습니다. 앞으로도 더 유익한 정보를 제공해드릴 수 있도록 하겠습니다. 많은 관심 부탁드립니다!“
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