보호계전기의 기능

보호계전기 종류

릴레이는 전자석, 스프링, 단자 등으로 구성된다. 단자의 개수는 용도에 따라 증가하거나 줄이게 된다. 한쪽 전기회로는 전자석에 연결돼 있다. 전기회로가 전자석에 전류를 공급하지 않으면 단자 C는 스프링의 힘에 의해 단자 B에 연결된다. 그러나 전기회로가 전자석에 전기를 공급하면 전자석은 자기력을 발생시켜 단자 C를 끌어당기게 된다. 결국 단자 C는 단자 A에 연결된다.

예를 들어, 전자석에 시간에 따라 전류의 흐름을 반복하는 회로를 연결하고, 단자 C와 단자 A에 전구와 전지를 연결한다면 전구는 회로의 전류 흐름에 따라 켜졌다 꺼졌다를 반복하게 된다. 이를 이용한 것으로 자동차 지시등이 있다.

릴레이는 사용 용도에 따라 위 동작원리를 응용, 변형하여 여러 종류가 있다. 걸쇠 릴레이는 릴레이에 신호를 한번 주면 닫힌 상태가 되고, 신호를 끊어도 이 닫힌 상태가 계속 유지된다. 여기에 다시 신호를 주면 열린 상태가 되고 신호를 끊어도 열린 상태가 계속 유지되는 릴레이이다.

리드(reed) 릴레이는 접촉 단자의 보호 및 빠른 속도 반응을 위해 단자들이 진공이나 불활성 기체 속에 넣은 릴레이이다. 편극 릴레이는 반응감도를 늘이기 위해 전자석에 의해 움직이는 단자를 영구자석 두 극 사이에 위치해 놓는다. 내구성을 위해 전자석이나 움직이는 단자 대신 트랜지스터를 사용한 고체 릴레이(solid state relay)가 있다.

1) 부흐홀쯔 계전기

부흐홀쯔 릴레이는 유입변압기의 탱크와 콘서베이터 사이의 연결관에 취부되어 내부에서 발생하는 가스를 빼내고 가스의 발생 상태가 경미한 경우에는 경보를 올려주고 심한 경우에는 차단을 시켜 변압기 내부 고장 보호에 사용된다. 부흐홀쯔 릴레이의 구조는 알루미늄 케이스 내에 2개의 플로트(Float)가 지지축 중심으로 회전하면 접점이 연결되도록 되어 있다. 케이스의 양쪽에는 유리로 된 발생 가스 지시계가 있어서 발생 가스 양과 절연유의 색을 보게 되어 있다. 상부에는 가스밸브가 취부 되어 있어 그곳으로 가스를 보호하게 되어 있다.

2) 비율 차동 계전기

비율 차동 계전기는 보호 구간에 유입하는 전류와 유출하는 전류의 백터 차와 출입하는 전류의 관계비로 동작하는 것으로 발전기, 변압기 내부고장 보호에 사용한다. 오동작을 방지하기 위해 억제 코일을 삽입하여 통과 전류로 억제력을 발생시키고 차전류로 동작력을 발생시키도록 한 방식이다.

외부 사고 시 과대전류가 통과할 때는 큰 차전류가 동작 코일에 흐르지 않으면 계전기는 동작하지 않고 적은 전류가 흐를 때는 작은 차전류 만으로 동작하도록 되어 있으며, 이런 억제 전류와 동작 전류의 일정한 비율 관계로 동작하기 때문에 비율 차동 계전기라고 한다.

3) 역률 조정 계전기와 자동 전압 조정 계전기

역률 조정 계전기는 역률이 일정 값을 이탈했을 때 동작하는 계전기이고 자동 전압 조정 계전기는 예정된 전압보다 상승이나 하강했을 경우 동작하는 계전기이다.