변압기 보호시스템 종류 및 방법

변압기보호 (Transformer Protection)

전력계통에서 변압기의 역할은 매우 막중합니다. 따라서 적절한 보호계전 시스템의 구성이 매우 중요하며 내부고장을 검출하는데 적용되는 대표적인 보호계전기를 알아봅시다.

내부고장을 검출하는 방법에는 전기적인 현상을 이용하는 것과 기계적인 현상을 이용하는 것의 2 가지가 있습니다.

1. 전기적 현상을 이용하는 계전기

전류의 유입특성을 이용하여 변압기의 내부고장을 검출하는 대표적인 것에는 비율차동계전기 (Percentage Differential Protective relay : 87) 이 있습니다.
87 은 주로 정한시 고속형 계전기로서 동작이 확실하고 구성도 매우 간단하기 때문에 변압기보호 용으로 적용하기에는 아주 적합하다고 할 수 있습니다. 보호계전기의 결선은 다음과 같습니다.

정상상태에서는 전류가 억제코일로만 흐르게 되어 동작하지 않으며 변압기 내부에서 고장이 발생하면 1 차 및 2 차에 설치된 CT 유입전류가 전부 동작코일로 흘러 동작하게 됩니다.

 

 

2. 기계적 현상을 이용하는 계전기

유입식 변압기에서 내부 고장이 발생하면 내부의 절연유가 열팽창 및 열분해 되면서 부피가 급격히 증가하고 가스가 발생하게 되는데 이런 특성을 이용하여 내부고장을 검출하는 것이 기계식 보호계전기입니다.
이 기계식 계전기의 설치목적은 전기식 계전기의 보호실패를 대비한 후비보호용으로 적용된다고 볼 수 있습니다.

 

유입변압기에 사용하는 대표적인 기계식 계전기는 다음과 같다.

1) 압력방출 계전기 (Pressure Relief Device : 63P)
변압기 내부의 고장이나 지속적인 과부하로 인해 압력이 서서히 상승할 경우 변압기 외함의 기계적인 변형 및 파열방지를 위한 압력방출 장치로서 방출통로에 접점을 설치하여 감지하는 구조로 되어있습니다.

 

2) 충격압력 계전기 (Sudden Pressure Relay : 63S)
변압기 내부의 단락 및 지락 등이 발생하여 내부압력이 급격히 변화할 경우 변화율이 설정치 이상이 되면 이를 감지하여 방출하는 압력방출장치로서 방출통로에 접점을 설치하여 감지하는 구조로 되어있습니다.

 

3) Buchholz Relay (96)
Conservator Tank를 가진 변압기에 적용되는 계전기로서 내부의 부분방전에 의한 가스의 발생, 누유에 의한 Oil Level의 저하, 단락고장에 의한 Oil 의 급격한 동요를 감지하는 구조로 되어 있으며 본체와 Conservator를 연결은 Pipe Line의 중간에 설치됩니다.

 

이 기계식 계전기들은 경우에 따라서 적용하지 않거나 적용하더라도 Trip 용이 아닌 Alarm 용으로 사용하여 운전원의 사전 인지 및 조치를 통해 예기치 못한 정전을 방지하도록 하는 경우가 있습니다.