2.3.1 타 귀선전류에 의한 OCR 동작원리

전차선로의 지락사고 발생 시 사고 전차선로(F1)의 보호계전기는 CT의 교차결선에 의해 사고전류를 정확히 인식하여 급전차단기를 트립시켜 AT와 급전계통을 보호한다. 그러나 동시에 정상부하(F2)의 보호계전기는 타 귀선전류가 흐르게 되지만 CT의 교차결선으로 사고전류를 상쇄시키므로 급전차단기를 트립시키지 못한다. 이를 보완하기 위해 과전류 계전기를 급전보호용 계전기와 직렬로 연결하여 타 귀선전류를 계측하여 필요시 급전차단기를 트립시켜 정상적인 전차선로의 AT를 보호한다.

과전류계전기를 그림 3과 같이 TF_CT 2차를 보호계전기의 CT_ITF와 OCR의 I1과 직렬로 연결하고 AF_CT 2차를 보호계전기의 CT_IAF와 OCR의 I2를 직렬로 연결한다.

사고 전차선로의 보호계전기는 임피던스 계전기(21)와 순시 과전류계전기(50)가 동작하여 차단기를 트립시켜 사고선로와 AT를 보호한다. 이때 정상 전차선로의 보호계전기는 타 귀선에 의한 부하전류를 “0”에 가까운 값으로 인식하여 동작하지 않지만 과전류 계전기는 방향에 무관하게 동작하기 때문에 I1, I2가 각각 AT 1차 측의 TF전류와 AF전류를 계측한다. 그 결과 정상 전차선로의 보호계전기(P.Ry-F2)는 동작하지 않지만 타 귀선전류보호용 과전류계전기가 AT1차 측(55[kV])에 흐르는 전류를 인식하여 과전류 보호요소(51, 50)를 동작시켜 타 귀선전류를 기록하고 과도한 타 귀선전류에는 급전용 차단기를 트립시켜 건전상의 AT를 보호한다.

$\begin{aligned} 여기서 \enspace & \\ & \text{21 : 임피던스 보호계전기(거리계전기),} \\ & \text{50 : 순시 과전류 보호계전기,}\\ & \text{51 : 한시 과전류 보호계전기} \end{aligned}$

2.3.2 OCR 정정

타 귀선전류 보호용 OCR의 한시요소는 AT정격전류의 4배(4In)에서 정한시 0.1초로 정정하고 순시요소는 AT정격전류의 7배(7In)에서 정한시 0.1초로 정정한다⁽²⁾.

(1) OCR 한시요소(51)의 정정기준

전철변전소 급전반의 OCR 한시요소(51) 정정 시 MTR 정격전류(IMMn:M상 정격전류, IMTn:T상 정격전류)의 150%를 기준으로 한다. 이를 AT정격전류와 비교해 보면 아래와 같다.

스코트변압기(각각 20MVA) M상 또는 T상의 정격전류을 계산하면

$I_{MMn}=\dfrac{20000}{55}=363.6[A], \enspace I_{MTn}=\dfrac{20000}{55}=363.6[A]$

급전반 OCR의 한시요소($51_{IFEED}$)는

$51I_{FEED}=363.3\times 1.5=545[A]$

이고 이를 AT의 정격전류(IATn)와 비교해 보면

$I_{ATn}=\dfrac{7500}{55}=136[A], \enspace 4I_{ATn}=4\times 136=544[A]$

여기서,

$51I_{FEED}=545[A]$는 $4I_{ATn}=544[A]$와 비슷한 값이 된다.

그러므로 타 귀선전류 보호용 OCR의 한시요소는 AT정격전류의 4배로 정정한다.

(2) OCR 순시요소(50)의 정정기준

변전소 타 귀선전류 보호용 OCR 순시요소(50)는 AT의 단락강도(7.5In)를 고려하여 그보다 작은 AT정격전류의 7배(7In)로 정정한다.

(3) OCR 정정 예

전철변전소의 AT용량은 10[MVA]와 7.5[MVA]로 대별된다. 따라서 AT용량 10[MVA], 7.5[MVA]에 대한 각각의 정격전류는 182[A], 136[A]가 된다.

7.5[MVA] AT인 경우 OCR 한시(51)와 순시(50)의 정정 값은 CT비가 800/5A 이므로 아래와 같이 계산된다.

$\begin{aligned} & 51I_{7.5MVA}=136\times 4=544[A]\\ & 51TAP_{7.5MVA}=\dfrac{544}{CT 1차}I_{N}=\dfrac{544}{800}I_{N}=0.68I_{N}\\ & 50I_{7.5MVA}=136\times 7=952[A]\\ & 50TAP_{7.5MVA}=\dfrac{952}{CT 1차}I_{N}=\dfrac{952}{800}I_{N}=1.19I_{N} \end{aligned}$

그리고 10[MVA] AT인 경우는 OCR 한시(51)와 순시(50)의 정정 값은 CT비가 1200/5A 이므로 다음과 같다.

$\begin{aligned} & 51I_{10MVA}=182\times 4=728[A]\\ & 51TAP_{10MVA}=\dfrac{728}{CT 1차}I_{N}=\dfrac{728}{1200}I_{N}=0.67I_{N}\\ & 50I_{10MVA}=182\times 7=1,\:274[A]\\ & 50TAP_{10MVA}=\dfrac{1274}{CT 1차}I_{N}=\dfrac{1274}{1200}I_{N}=1.06I_{N} \end{aligned}$

2.3.3 타 귀선전류 검증

(1)한시요소(51) 동작의 예

표 1에서 상선의 타 귀선전류(IADJ)는 1,166[A]이다. 이를 AT의 1차 전류($I_{ATPri}$)로 환산하면

$I_{AT Pri}=\dfrac{I_{ADJ}}{2}=\dfrac{1,\:166}{2}=583[A]$ 이고,

$51I_{7.5MVA}=0.68I_{N}=544[A]$ 이므로

그림 4에서 타 귀선전류(585[A])가 51 정정값(544[A])보다 크므로 계전기가 동작해 타 귀선전류를 기록하므로 AT에 가해진 전기적 충격을 확인할 수 있다. 즉 51기능이 동작했으므로 차단기는 트립 되지 않고 급전 상태를 유지한다.

(2) 순시요소(50)의 동작 예

표 1에서 타 귀선전류(IADJ)는 2,038[A]이다. 이를 AT의 1차 전류($I_{ATPri}$)로 환산하면 $I_{AT Pri}=\dfrac{I_{ADJ}}{2}=\dfrac{2,\:038}{2}=1,\:019[A]$ 이고, $50I_{7.5MVA}=1.19I_{N}=952[A]$ 이므로 타 귀선전류($I_{ATPri}$ =1,019[A])가 순시요소(50) 정정값(952[A])보다 크므로 계전기가 동작해 타 귀선전류를 기록하고 동시에 차단기를 트립시킴으로 AT를 보호하고 가해진 전기적 충격을 확인할 수 있다. 즉 50기능이 동작했으므로 차단기는 트립 되고 단전상태를 유지한다.