정전 발생 시 설비의 작동 순서 이해하기

 

수변전설비를 운용하다보면 순간 정전이나 외부 사고 등으로 인한 정전이 종종 발생하는 경우를 경험하게 된다. 순간 정전의 경우는 바로 전원이 공급되지만 외부 요인에 의한 정전 시에는 정전 시간이 길어지는 경우가 있어 일부 현장에서는 이를 대비하기위해 발전기를 설치하기도 한다. 이번에는 정전이 발생하였을 때 설비가 정전을 감지하는 동작 흐름을 이해하고 그 과정에서 비상 발전기를 가동시키는 과정에 대해서 알아보고자 한다.

정전 발생 시 설비의 작동 순서

여러가지 이유로 정전이 발생하지만 크게 외부의 요인과 내부적인 요인에 의한 정전으로 나누어 볼 수 있다. 외부적인 요인으로는 천재지변과 같은 자연재해, 고장 발생으로 인한 불시정전이나 계획 정전 또는 배전선로의 리클로저(R/C) 동작에 의한 정전 등이 있으며, 내부 요인으로는 설비의 지락, 단락 사고에 의한 정전이나 사용자의 필요에 따른 사용 전원 임의 차단 등이 있다. 그럼 먼저 정전 발생 시 설비의 작동 순서는 우선 전력 계통에서 정전이 발생하면 UVR(부족 전압 계전기)에서 정전을 감지, 보조릴레이를 동작시켜 TR 1차측 차단기를 트립시킨다. 그 후 발전기를 보유한 사업장이라면 발전기 시동접점을 폐로시켜 발전기를 기동시키는 순서로 진행이 된다. 그럼 배전선로에서 지락사고가 발생하였을 경우 자동 고장구분 개폐기(ASS)가 동작하여 정전 피해지역을 수용가로 한정시키는 역할을 하는데, 이때 ASS는 800A 미만의 단락 및 지락 전류만을 차단할 수 있다. 800A 이상의 고장전류 발생 시에는 배전선로 상위단의 리클로저(R/C)나 변전소 내 차단기와의 협조를 통해 고장구간을 차단시키게 된다. 리클로저와의 협조로 전원 차단 시 ASS 접점도 개방되어 리클로저 복귀 시 사고지점으로의 전원 재투입을 방지할 수 있게 된다. 하지만 ASS의 이상으로 리클로저 개방이 반복된다면 더 상위단의 차단기를 개방시켜 전원공급을 영구 차단하게 된다. 그 이후에 발전기 시동접점이 폐로되어 발전기를 가동하게 되는데 이때 즉시 가동이 아닌 2~3초 지연 후 발전기 가동 신호를 보내게 된다. 정전이 즉시 복구되는 경우도 있어서 이에 대한 대응 시간을 주기 위함이며, 정전 복구가 되지않아 발전기가 가동하게 되면 6~8초 후 안정적으로 발전기가 가동하여 전력을 공급하게 되는 순서로 동작하게 된다.

 

 

UVR의 동작 원리 및 확장성

차단기 트립에 의한 정전을 이해하기 위해서는 먼저 UVR(부족전압계전기)의 동작 원리에 대해서 알아야 한다. 부족전압계전기는 정격 전압(110V or 220V)의 70% 이하로 전압이 2초 정도 유지가 됨을 감지하게되면 동작을 하여 정전 신호를 보내게 된다. 부족전압계전기가 정전으로 인식하면 내부 부품 중 가동접점의 회전판이 고정접점과 접촉하여 내부의 ICS 코일을 동작시키면서 외부로 신호 출력을 전달하게 된다. 이 신호는 외부의 릴레이 혹은 접점을 동작시킬 수 있는 형태로 전달되어 부저 알람 등과 같은 후속 조치를 취할 수 있게 한다. UVR을 통한 차단기 트립은 직접 트립 방식과 간접 트립 방식 중 주로 간접방식으로 구성을 하는데 그 이유가 앞서 말한바와 같이 보조릴레이를 사용하여 간접 방식으로 운용을 하게되면 접점 활용을 통해 부저의 동작이나 다른 계전기을 동작과 같은 추가적인 기능의 확장이 용이하기 때문이다. 지금까지는 아날로그 방식의 UVR에 대한 설명이었다면 디지털 방식의 UVR도 있는데 제조사마다 세부적인 기능은 약간의 차이가 있겠지만 보통 UVR 뿐만 아니라 OCR(과전류 계전기), OCGR(지락 과전류 계전기), SGR(선택 지락 계전기)의 기능까지 포함하고 있어 다양한 용도로 사용이 가능하며 아날로그와 동일하게 접점 제어 방식을 통해 기능의 확장이 가능하다. 이러한 확장성을 바탕으로 정전에 의한 차단기 트립 시 교류 접촉기와의 연동을 통해 발전기로 전원을 공급, 발전기를 가동하여 비상전원을 사용하게 된다.

 

 

 

이렇게 지락 사고 혹은 기타 요인으로 발생하는 정전의 동작을 순서대로 간략하게 정리해보았다. 부족 전압 발생 시 UVR의 감지로 차단기를 트립시키고 발전기를 가동시키는 순서로 동작을 하게 되며 자동 복구가 되지 않을 경우 복전이 될 때까지 대기하며 부하를 가동하면 될 것이다. 정전이 발생한 경우 위의 동작 원리를 이해하고 있다면 당황하지 않고 보다 빠르게 후속 대처 방안을 마련할 수 있을 것이라 생각된다.

 

     

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