12kV 단상 재폐기 DNP3.0 통신 재폐차 11kV 주상 고압 재폐기
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단상 재폐로(Single phase reclosing)는 전력 공학에서 송전선로 보호에 사용되는 자동 재폐로 방식으로, 그 작동 방식은 다음과 같습니다: 단상 고장 시 고장 상만 차단한 후 재폐로하고, 상간 고장 시 3상을 모두 차단한 후 상황에 따라 3상 재폐로 여부를 결정하며, 만약 재폐로 시 영구 고장이 발생하면 3상을 차단합니다. 이 방식은 주로 220kV 이상 대지 전류 계통에 적용되어 전력 공급 신뢰성과 시스템 과도 안정성을 높일 수 있습니다. 건전상이 커패시터와 상호 인덕턴스 결합으로 발생하는 잠재 공급 전류가 고장점 아크 소화에 영향을 미치므로, 고압 리액터 중성점 접지나 단시간 접지 개폐기 투입 등의 소호 조치가 필요합니다. 선정 상 소자에는 거리 선정, 상 전류차 돌입량 선정, 상 전류 속도 차단 등의 유형이 포함됩니다. 국제적으로 1000kV 이상 초고압 선로는 대부분 단상 재폐로를 사용하며, 동일 철탑 회선은 상별 재폐로 방식을 채택합니다.
전력 시스템 운영 경험에 따르면 가공선로의 고장 대부분은 일시적인 것입니다. 예를 들어 뇌 과전압으로 인한 애자 표면 섬락, 강풍으로 인한 단시간 접촉 사고, 새 몸통을 통한 방전, 나뭇가지 등이 도선에 떨어져 발생하는 단락 등입니다. 고장 선로가 신속하게 차단된 후 아크는 소멸되고 고장점의 절연 강도가 다시 회복되므로, 선로 차단 후 한 번 더 재폐로하면 전력 공급 신뢰성을 크게 높일 수 있습니다. 110kV 이하 선로는 대부분 3상 1회 재폐로를 사용하며, 운영 경험에 따르면 110kV 이상 대지 전류 계통의 고압 가공선로에서 발생하는 단락 고장의 70% 이상은 단상 지락 단락이며, 특히 220kV 이상 가공선로는 선간 거리가 넓어 단상 지락 고장이 90%에 달하기도 합니다. 이런 경우 고장이 발생한 한 상만 차단한 후 단상 재폐로를 실시하고, 고장이 발생하지 않은 나머지 두 상은 재폐로 주기 내에서 계속 운영하면 전력 공급 신뢰성과 시스템 병렬 운영 안정성을 크게 높일 수 있습니다. 따라서 220kV 이상 대지 전류 계통에서는 단상 재폐로가 널리 사용됩니다. 선로 일시적 단상 지락 보호가 한 상을 차단한 후 건전상은 상간 및 상대지 커패시터를 통해 고장점에 커패시터 전류를 공급하고, 동시에 건전상 부하 전류가 상간 변성기를 통해 결합되어 고장상에 유도 기전력을 생성하며, 상간 및 상대지 커패시터를 통해 고장점에 유도성 전류를 공급합니다. 이 두 부분의 전류가 합쳐져 잠재 공급 전류를 구성합니다. 잠재 공급 전류 크기는 선로 파라미터와 관련이 있으며, 일반적으로 선로 전압이 높을수록 부하 전류가 클수록 잠재 공급 전류도 커집니다. 잠재 공급 전류의 존재로 인해 고장점 아크가 소화되기 어려워 단상 재폐로가 지연됩니다. 고속 단상 재폐로를 사용하면 단상 재폐로에 실패하고 3상이 차단될 수 있습니다.
단상 재폐로 시간(고장점 전원 차단부터 작동 전압 재인가까지의 시간)은 고장점 아크 소화와 선로 절복 회복에 필요한 시간보다 길어야 합니다. 3상 재폐로와 달리 고장 상만 차단된 단상 재폐로 과정에서 고장점 아크가 소멸되기 전에는 고장점이 여전히 상간 커패시터를 통해 계속 운영되는 다른 두 상 전원으로부터 전류를 공급받아 아크를 유지하며, 아크가 끊어진 후에는 고장점이 주로 운영 중인 두 상 전원이 고장 상대지 커패시터를 통해 형성하는 분배 전압을 부담하게 됩니다. 계속 흐르는 전류가 영점을 지나 아크가 길어지면서 끊어진 후, 고장점의 절연 회복 속도가 가교 전압파 상승 속도보다 느리면 해당 전압파 피크 부근에서 고장점 절연이 다시 파괴됩니다. 이때 비고장 두 상으로부터 아크 전류가 공급되는 것 외에도 고장 커패시터에 저장된 전기 에너지도 고장점으로 방출되어 초기 정상 상태 아크 전류보다 훨씬 큰 재점화 전류를 형성하며, 이 현상은 매 주파수 반주기마다 반복되어 최종 아크 소화 시간에 영향을 미칩니다. 선로 운영 전압이 높을수록 길이가 길수록 최종 아크 소화 시간은 길어지며, 인공 단락 시험 및 실제 운영 기록이 이 결론을 입증합니다. 단상 재폐로 시간을 1초 이하 등 합리적인 수준으로 단축하여 시스템 안정성(재폐로 시간), 계전 보호 협조 등의 요구 사항을 충족시키고 동시에 재폐로 성공률을 낮추지 않기 위해 500kV 이상 전압의 중장거리 선로에서는 보조 소호 조치가 널리 사용됩니다. 주로 두 가지 방식이 있습니다: ① 선로 커패시터 보상을 위해 선로에 설치된 고압 리액터 중성점에 적절한 크기의 리액터를 통해 접지하는 방식으로, 병렬로 연결된 공진 인덕터와 동일한 효과를 발휘하여 고장점을 통과하는 계속 전류와 고장점을 가로지르는 회복 전압을 크게 낮춰 고장 아크가 신속하고 성공적으로 최종 소화될 수 있는 전제 조건을 마련합니다. 이 방식은 전력 시스템에서 성공적으로 널리 사용되었습니다. ② 단상 재폐로 과정에서 차단된 고장상 선로 양쪽에 단시간 접지 개폐기를 투입하여 고장점을 기본적으로 0전위 상태로 만들어 신속한 아크 소화를 달성하는 방식입니다. 특히 중요한 고부하 선로(동일 철탑 2회선)의 경우 이명 상 고장(예: 갑선 A상과 을선 B상 고장) 시 상별 재폐로를 성공적으로 구현하기 위해 접지 개폐기는 실행 가능한 방식입니다.
| 산업 카테고리: | Electrical Equipment & Supplies/High Voltage Electrical/High Voltage Circuit Breakers |
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