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 변전소의 보호감시장치의 전차선로 고장 검출이 없는 상태(즉, 인터트립 아웃 계전기 동작하지 않은 상태)에서 인터트립되는 장애가 1999년부터 발생하였으며 점차 증가하는 추세를 나타내고 있다. 

 4. 인터트립 장애원인분석

4.1 인터트립 인 계전기

4.1.1 계전기 사양

  ◦ 제 조 사 : Bristol Babcock S.A.(France)

  ◦ 형    식 : TEC 2328

  ◦ 정격전압 : DC 48V (동작범위는 정격전압의 0.85 ∼ 1.1배)

  ◦ 표 시 선 : 저항 최대 300Ω, 입력 전류 0.4㎃

[ 인터트립 인 계전기]

4.1.2 계전기 내부회로

 표시선이 폐로되어 있으면 Tr1의 베이스와 이미터 사이에 바이어스전압이 인가되지 않아 off 상태가 되고, 따라서 전류가 Tr2의 베이스로 흘러 릴레이(RY)를 여자시킴(인터트립 인 계전기는 신호출력용으로 b접점을 사용하는 상시여자형으로서 릴레이(RY) 소자시 인터트립 동작상태가 됨).

4.2 장애원인분석을 위한 시험 및 측정

4.2.1 인터트립 인 계전기 동작시험

 인터트립 인 계전기가 동작하는 표시선 루프(⑥번단자 - ①번단자) 임계저항값을 검출하기 위해 표시선에 가변저항을 설치하고 저항값을 서서히 증가시키면서 시험한 결과 표시선 루프 저항값이 4.2㏀일 때 인터트립 인 계전기가 동작하는 것을 확인.

 [ 인터트립 인 계전기 동작시험 ]

4.2.2 인터트립 장애발생시 표시선로 저항값 측정

 상시 0V인 표시선 루프 전압을 메모리레코더(NEC OmniAce RT3200N)를 사용하여 감시․측정하던 중 B 변전소 고속도차단기반 보호감시장치의 전차선로 고장 검출없이 A 변전소 고속도차단기가 인터트립되는 장애 발생.

 메모리레코더 전압파형 분석결과 A 변전소 인터트립시 B 변전소 고속도차단기반의 인터트립 아웃 계전기 접점 양단의 전압이 순간적으로 0.84V로 상승한 것으로 측정되었으며 이를 저항으로 환산하면 약 4.0㏀(0.84V/0.21mA)이 되고 앞서 시험한 표시선 루프 임계저항값 4.2㏀에 근접함.

[ 메모리레코더 전압파형 ]

4.2.3 장애원인분석결과

 표시선 루프에 인가되는 전압이 수십㎷에 불과하고 인터트립 아웃 계전기의 가동접점과 고정접점 사이에 쌓인 먼지, 제어선 기름 등의 오염물질과 전동차 운행 및 급배기팬 가동 시 발생하는 진동 등의 복합적인 요인으로 인해 접점 접촉저항이 순간적으로 4.2㏀ 이상으로 증가함으로써 계전기 접점 개방과 유사한 고저항 상태가 되어 상대단 변전소 인터트립 인 계전기가 동작하여 인터트립장애가 발생한 것으로 판단됨.

5. 장애대책수립

 인터트립 장애를 예방하려면 인터트립 아웃 계전기의 접점 접촉저항을 증가시키는 요인인 먼지 등의 오염물질 제거와 전동차에 의한 진동을 방지하는 것이 가장 바람직한 것으로 판단되지만, 이는 현실적으로 거의 불가능하여 실현가능한 차선책을 검토하게 되었다. 인터트립 인 계전기 동작의 경우 인터트립 아웃 계전기의 접점이 개로된 상태 즉, 표시선 루프 저항값이 ∞일 때 동작하도록 하면 된다는 점에 착안하여 임계저항값을 높이기 위해 내부회로 변경을 검토하였다.

5.1 인터트립 인 계전기 내부회로 변경

5.1.1 제너다이오드 삽입

 아래의 그림과 같이 인터트립 인 계전기 내부회로에 2.4V 제너다이오드를 삽입한 후 가변저항을 이용하여 표시선 루프의 저항값을 서서히 증가시켜본 결과 15.6㏀에서 인터트립 인 계전기 동작하는 것을 확인하였고, 표시선 루프의 임계저항값을 4.2㏀에서 15.6㏀로 4배 가까이 높임으로써 계전기 접점 접촉저항 증가로 인한 인터트립 장애발생건수를 현격히 감소시키게 되었다.

[ 인터트립 인 계전기 내부회로 변경 ]

5.1.2 제너다이오드 항복전압(Vz)을 2.4V로 선정한 이유

 PCB 회로 상 트랜지스터 Tr1과 Tr2는 인터록으로 되어있어 Tr1이 on되면 Tr2가 off되어 릴레이가 소자되면서 인터트립이 동작하게 된다. 그러나, 3V 이상의 제너다이오드를 삽입할 경우 Tr1이 on되어도 Tr2의 베이스에 인가되는 전압이 높아져 Tr2가 off되지 않고 on상태를 유지하게 됨으로써 인터트립이 동작하지 않게 된다.

[ 2.4V 제너다이오드 삽입모습(적색 원내) ]

5.2 표시선회로 상의 계전기 직렬접점 축소 및 병렬접점 추가

5.2.1 표시선회로 상의 계전기 직렬접점 축소

 실제 표시선회로 상에는 아래 그림과 같이 DC 록아웃계전기 접점, 당해 급전용 (FEEDER) 고속도차단기 인터트립 아웃 계전기 접점 및 예비용(STAND-BY) 고속도차단기 절체시 인터트립 아웃 계전기 접점 등 여러 접점이 직렬로 구성되어 있어 이 접점들이 표시선 루프 저항값의 상승요인이 되고 있다.

 다음의 그림은 표시선회로에 있던 접점들을 이설하여 ‘통합 인터트립 아웃 계전기’ 여자 조건으로 사용함으로써 개선 후의 표시선회로는 ‘통합 인터트립 아웃 계전기’의 a접점 하나로만 구성된다. 따라서, 여러 접점이 직렬로 연결된 개선 전의 표시선회로 방식보다는 인터트립 장애가 발생할 확률이 낮아질 것으로 기대된다.

5.2.2 표시선로 상의 계전기 병렬접점 추가

 아래의 그림은 하선 전차선로 인터트립 장애발생시 메모리레코더에 검출된 표시선로 전압그래프이다. 하선 전차선로의 표시선 루프의 전압은 최고 0.8V까지 상승하여 인터트립이 발생하였지만, 상선 전차선로의 표시선 루프의 전압은 0V에서 거의 변화가 없다. 이 그래프에서 알 수 있듯이 동일 변전소, 동일 배전반 내에 있는 계전기일지라도 접점 접촉저항값은 서로 상이하다는 것이다.

[ 인터트립 장애발생시 표시선로 상․하선 전압비교]

 변압기 권선온도 측정시 사용하는 백금측온센서(Pt-100Ω)의 경우에도 제어선 저항에 의한 변동을 제거하기 위해 센서 양단에 2개의 도선을 접속하는 것처럼 인터트립 아웃 계전기의 접점도 2개를 병렬로 사용하면 접점 접촉저항에 의한 표시선 루프 저항값의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 계전기에 예비접점이 있어 활용하면 손쉽게 시행가능한 인터트립 방지대책이 되며, 예비접이 없다면 보조접점을 설치하여 활용하면 된다.

6. 맺음말

 앞서 살펴본 바와 같이 인터트립 장애는 표시선회로 상의 계전기 접점의 먼지, 기름, 진동 등의 여러가지 요인이 복합적으로 작용하여 발생하였으며, 근본적인 해결방안을 수립하기는 현실적으로 어렵다고 판단된다.

 인터트립 인 계전기 내부에 제너다이오드를 삽입하여 동작 임계저항값을 높이는 대책을 강구하여 장애발생빈도를 낮추고 있으나, 시간이 경과하면서 접점 접촉저항이 상승하게 되면 효과는 점차 감소되리라 추정된다. 따라서, 인터트립 인 계전기가 동작하는 임계저항값만 높일 것이 아니라, 직렬접점을 줄이고 병렬접점을 늘이는 대책도 동시에 수립하여 표시선회로 자체의 저항 변동요인을 제거할 수 있다면 보다 효과적으로 인터트립 장애를 예방할 수 있을 것으로 보인다.