가압단 수전단

양 정 재 부장전력거래소 계통보호팀☎ 02-3456-6751

[email protected]

전력시장운영규칙 중 계통보호절차(별표16), 보호방식 적용 방안

교육 개요

본 교재는 보호계전기 기능, 보호방식 기준 및 고장파급방지 시스템을 이해합니다.

본 교재의 개선을 위한 요구사항은 계통운영처 계통보호팀으로 연락하여 주시기 바랍

니다

교육 목표

이 과목을 이수하면 다음과 같은 사항을 이해할 수 있습니다.

보호계전기 기본 기능, 보호방식 개념

고장파급방지장치 기본 개념

참고 문헌

-2-

계통보호란?

보호계전기 기능

전력설비 보호방식

고장파급 방지시스템

UFR Load Shedding

-4--4-

전력계통전력계통안정유지안정유지

전력계통에서 발생한 고장제거

고장파급의 방지

전력계통 안정유지 도모

전력전력수급수급

계통계통보호보호

계통계통해석해석

보호계전기(Protective Relay)

전기설비 고장이나 전력계통의 불안정상태를 감지하여 고장 또는불안정요인을 전력계통으로부터 분리시키거나 운영자에게 정보를제공하는 장치

-5--5-

보호계전기보호계전기보호계전기보호계전기

고장파급방지고장파급방지RelayRelay

고장파급방지고장파급방지RelayRelay

주보호주보호RelayRelay주보호주보호RelayRelay

후비보호후비보호RelayRelay후비보호후비보호RelayRelay

고장제거고장제거고장제거고장제거

설비손상설비손상경감경감설비손상설비손상경감경감

과부하방지과부하방지과부하방지과부하방지

전압이상방지전압이상방지전압이상방지전압이상방지

고장제거고장제거RelayRelay고장제거고장제거RelayRelay 안전확보안전확보안전확보안전확보

주파수이상방지주파수이상방지주파수이상방지주파수이상방지

고장발생고장발생송전선차단송전선차단전원차단전원차단

고장발생고장발생송전선차단송전선차단전원차단전원차단

과부하과부하,, 탈조탈조연계선분리연계선분리송전선분리송전선분리발전기분리발전기분리

과부하과부하,, 탈조탈조연계선분리연계선분리송전선분리송전선분리발전기분리발전기분리

주파수저하주파수저하발전기탈락발전기탈락주파수저하주파수저하발전기탈락발전기탈락

광역정전광역정전경우에경우에따라따라기기손상기기손상

광역정전광역정전경우에경우에따라따라기기손상기기손상

<<고장파급진행과정고장파급진행과정>>

-6--6-

고장발생고장발생

재폐로재폐로 동작동작

고장파급고장파급

광역정전광역정전

후비보호후비보호동작동작

소규모소규모 정전정전

전원전원 RouteRoute단단

등등 중대고장중대고장

고장파급방지고장파급방지계전기동작계전기동작

안정운전안정운전

고장구간정전고장구간정전

주보호동작주보호동작

중규모중규모 정전정전

복구조작복구조작

성공성공

실패실패

실패실패

성공성공

성공성공

(1)(1)

(1)(1)

(2)(2)

(3)(3)

(1)(1)고장제거고장제거RyRy(2)(2)파급방지파급방지RyRy

(3)(3)재폐로장치재폐로장치

실패실패성공성공

실패실패

-7--7-

보호방식 적용 일반원칙

신뢰도신뢰도(Reliability)(Reliability)

Dependability : Probability of missing command(Dependability : Probability of missing command(부동작부동작 방지방지))

보호장치보호장치 병렬사용병렬사용 : Dependability , Security: Dependability , Security

Security : Probability of unwanted command(Security : Probability of unwanted command(오동작오동작 방지방지))

보호장치보호장치 직렬사용직렬사용 : Dependability , Security: Dependability , Security

DependabilityDependability와와 SecuritySecurity를를 함께함께 고려고려

MainMain 요소요소 + FD+ FD요소요소 = Trip= Trip

2out2out--of 3of 3 보호방식보호방식 적용적용 등등

22계열화계열화

-8--8-

선택성(Selectivity)(Selectivity)

최소한의최소한의 구간구간만 선택 차단, 건전계통 영향 최소화





동작속도(Speed)(Speed)

계통안정도 유지 및 설비손상 최소화

동작감도(Sensitivity)(Sensitivity)

최소고장전류 검출

협조성(Cooperation)(Cooperation)

인접구간 보호장치와 동작시간 및 보호구간협조

-9--9-

765kV 송전선 보호방식

계열

주보호

후비보호방식 전송로

제1계열전류차동

(PCM전송)광, M/W 3단계 거리계전방식



-10--

CB CB

8787

2121

CT2CT2

2121 OR

8787

OR

8787

2121

CT1

OR

8787

2121

CT1

OR

시스템 구성

-11--

PCM (Pulse Code Modulation) 전류차동방식 개념

~ ~

측정송신

수신비교판정

통

신

장

치

통

신

장

치

+15+10

15+10>20 10+15>20

15 10

측정 송신

수신비교판정

I1 I2

상시(부하전류), 외부고장 : - 전류크기: I1 = I2- CT 2차측 전류위상차 : 180도

내부고장 : - 전류크기 : I1 ≠ I2- CT 2차측 전류위상차 : 0도

-12--

3단계 한시 거리계전방식 개념

R

jXjX 송전선로송전선로 (Z)(Z)

A S/SA S/S

B S/SB S/S

C S/SC S/S

ZZ--11 ZZ--22

ZZ--33

α

보호협조 방법

Zone-1

범위 : 0.75 ~ 0.85* TL Impedance

동작시간 : 순시동작

Zone-2

범위 : 1.5*TL Impedance

동작시간 : 20~24Cycles

Zone-3

범위 : 2.25*TL Impedance

동작시간 : 100Cycles

-13--


가공선로

Type 계열주보호


1

제1계열 Blocking 광, M/W 3단계 거리계전방식


(PCM전송)광, M/W -

Type 계열주보호


2




(PCM전송)광, M/W -

가공, 지중, 지중+가공복합선로

-14--

BLOCKING 방식 개념

~R1

CB1

R2

&Z4

Z2

& Z4

Z2

수신

Z4

Z2

Z4

Z2

F1

&

&

수신 송신

송신

~ CB2

내부방향 요소 : 거리계전기 Z-2요소 사용

Blocking 신호전송 : 거리계전기 Z-4요소 사용

-15--

BLOCKING 방식 개념

~R1

CB1

R2

&Z4

Z2

& Z4

Z2

수신

Z4

Z2

F3

&

&

수신 송신

송신

~ CB2

내부방향 요소 : 거리계전기 Z-2요소 사용

Blocking 신호전송 : 거리계전기 Z-4요소 사용

-16--

1상 + 3상 재폐로 방식

자기선로의 고장조건만 고려

1상 지락고장시 고장상만 차단하고 차단한 상만 재폐로

1상 지락고장을 제외한 모든 고장은 3상을 차단하고

3상을 재폐로 하는 방식

3상 재폐로시는 동기조건 고려 , 1상 재폐로시는

동기조건 고려안함

-17--

재폐로재폐로 조건조건

가압단 : - BUS Live & Line Dead

- 동기조건 양호

수전단 : - BUS Dead & Line Live

- 동기조건 양호

동기조건

상차 각 : - 154kV : ±25˚ , 345kV이상 : 30˚

전압차 : 10%이내

전압 : 정격전압의 80%이상

동기시간 : 약 0.5sec, 발전소 인출선로 : 2sec

-18--

동기검정 동기검정

모선전압 선로전압 모선전압선로전압

가압단 수전단

동기검정 동기검정

모선전압 선로전압 모선전압선로전압

가압단 수전단

-19--


가공, 지중선로, 지중+가공 복합선로

선로구성주보호

후비보호전송로 방식

가공, 지중, 지중+가공 광전류차동

(PCM전송)3단계 거리계전방식

-20-

용어용어

SPS : Special Protection SystemSPS : Special Protection System

RAS : Remedial Action SchemeRAS : Remedial Action Scheme

FEPS : FailureFEPS : Failure--Extension PreventionExtension Prevention

SystemSystem

-

-21-

계통이상 현상 및 SPS 조치

-

현 상 조 치

주파수 이상저하 부하차단

전압 이상저하 부하차단, 순동 무효전력 공급

발전기 탈조 출력 급 감발, 일부 발전기 차단

계통의 탈조 계통분리

과부하 계통분리, 부하분리, 발전기 차단

이상과전압 리액터 투입, 발전기 전압조정

-22-

SPS 운전 현황

-

목 적 조 치 설 치 개 소

발전기 과도

안정도 개선

발전기 차단,

출력 감발

평택, 태안, 당진, 보령, 하동T/P

울진, 영광N/P, 양양양수

전압불안정 개선

부하차단

수도권, 강릉, 서울 북부지역, 제주계통,

청평양수, 거제지역, 전주지역, 정읍지역, 목포지역

한강수력계, 원주지역

송변전설비 차단신안성, 신서산,신태백,신가평, 신인천S/S, 서인천C/C 리액터 차단

과부하 해소

부하차단 삼량진양수

송변전설비 차단 당진T/P M.Tr

발전기 차단 울산C/C

저주파수 해소 부하차단 전국 변전소 UFR부하차단

-23--

발전기 과도 안정도 SPS 개념

1 2 3 44

고장

1 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 4

•• 발전소발전소인근인근송전선로송전선로고장시고장시발전기발전기불안정불안정

•• 미미 대책시대책시단지내단지내전전 발전기발전기정지정지

•• 과도현상으로과도현상으로사후사후조치조치불가불가

송신송신

•• 발전기발전기출력출력제약운전제약운전

•• 고장파급방지시스템고장파급방지시스템설치설치및및운영운영

-- 불안정불안정 유발유발 고장발생시고장발생시 차단신호차단신호 송신송신

-- 사전사전 지정된지정된 일부일부 발전기발전기 정지정지

(잔여잔여 발전기발전기 정상정상 운전운전))

시간

위상각

2 4 6

판정

정보

신호

-24--

육지계통 Load Shedding 방식 최초적용최초적용

적용적용 시기시기 : 1965.9.28(UFR24: 1965.9.28(UFR24대대))

적용배경적용배경

6464년년 부산부산T/P 66MWT/P 66MW 대용량대용량 발전기발전기 운전운전

부산부산T/PT/P 탈락에탈락에 의한의한 계통사고계통사고 발생발생 빈번빈번

당시당시 계통수요계통수요 345MW~567MW345MW~567MW

부하차단방식부하차단방식

단계 주파수 차단부하 누계

1단계 59.5HZ

131.5MW 131.5MW2단계 59.0HZ

3단계 58.5HZ

4단계 58.0HZ

5단계 57.5HZ 79.5MW 211MW

6단계 57.0HZ

-25--

육지계통 Load Shedding 방식 최초적용최초적용

적용적용 시기시기 : 1965.9.28(UFR24: 1965.9.28(UFR24대대))

적용배경적용배경

6464년년 부산부산T/P 66MWT/P 66MW 대용량대용량 발전기발전기 운전운전

부산부산T/PT/P 탈락에탈락에 의한의한 계통사고계통사고 발생발생 빈번빈번

당시당시 계통수요계통수요 345MW~567MW345MW~567MW

부하차단방식부하차단방식

단계 주파수 차단부하 누계

1단계 59.5HZ

131.5MW 131.5MW2단계 59.0HZ

3단계 58.5HZ

4단계 58.0HZ

5단계 57.5HZ 79.5MW 211MW

6단계 57.0HZ

-26--

제주계통 Load Shedding 방식 현행 부하차단방식

적용시기 : 2006.6 계통조건• 계통수요 : 06년 예상최저부하 300MW• 최대상정고장 : 제주연계선+40MW발전기 1기• 최저 유지 주파수 : 57.5HZ– 사유 : 주파수 저하에 의한 발전기 2차 탈락 방지

• 최종 회복주파수 : 59.0HZ : 터빈 연속운전 조건고려

부하차단방식단 계 주파수[Hz] 시 간 차단부하(계통수요의 %)

1 59.2 순시 10

2 59.0 “ 10

3 58.6 “ 10

4 58.4 “ 10

5 58.0 “ 7

6 57.6 “ 5

합 계 52%

-27--

58.20

58.40

58.60

58.80

59.00

59.20

59.40

59.60

59.80

60.00

60.20

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 26.0 27.0 28.0 29.0 30.0

SEC

HZ

1000MW 2000MW 3000MW 4000MW

58.78HZ1단계부하차단

검토조건검토조건 :: 계통수요계통수요 50,000MW,50,000MW, 관성정수관성정수 : 4.54,: 4.54,

순동예비력순동예비력 1.5%, KG : 3.6, KL : 1.81.5%, KG : 3.6, KL : 1.8

-28--

가압단 수전단

Documents

load shedding

blocking

command

amp

zone

probability

sensitivity

sps