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문제 정의
- 본 논문에서는 1981년 이후 보호계전기 동작 상태를 분석하고 과거사례와 비교 분석하였다.
- 본 논문에서는 「그림 l」 과 같이 2001년도 송변전 설비의 고장을 고장종류(단락, 지락)별 분석. 설비별 고장 점유율, 송전선로 회선별 고장 발생율, 고장 원인별, 일기별.
제안 방법
- 시간대별. 휴일과 평일 보호계전기 동작점유율 비교, 보호계전기 오동작 원인 등 "가지 유형으로 통계 분석을 실시하고, 과거 사례와 비교 분석하여 실제적인 전력계통고장분석자료로 활용할 수 있도록 하였다.
- 설비별 고장 점유율, 송전선로 회선별 고장 발생율, 고장 원인별, 일기별. 월별 고장 빈도율 등 6가지 유형과 송변전설비 보호계천기 평균 정동작율, 설비 단위별 보호계전기 정동작율, 연도별 정동작율 추이, 고장 제거 시간(보호계전기 옹동시간), 보호계전기 동작요소별, 재폐로 계전기 성공률, 보호계전기 제작사별 동작분석, 월별. 시간대별.
- 6」 항목의 통계 분석에 사용 하였으며 보호계전기의 오동작 또는 인적실수에 의한 정전 등은 송변전설비 고장통계의 범위에서 제외하였다. 즉, 설비에 직접적으로 전기적 고장 현상이 발생한 경우에 한하여 설비고장 통계에 반영하였다. 다만, 「2.
- 톤 분석에서는 실제 고장제거시간여부와 관계없이(보호계전기 요소는 순시요소가 동작하였지만 고장기록이 없어 실제 고장제거시간 확인 불가)보호계전기 동작 건수가 가장많은 송전선로 보호계선기 동작요소별 동작 상태를 분석하였다. 송전선로용 보호계전기 총동작 건수 (85셀건)의 99.
대상 데이터
- 2001년도 보호계전기 동작 총 920건 분석결과 38 건의 오동작 발생한 겻으로 통계분석되었다. 이 중 보호계전기 불량(MODULE, SPRING등 소자불량 등)이 13건으로 34.
- 본 논문에서는 학술적인 측면보다 실제 계통 현장에서 발생한 복잡한 고장모델을 단순 세분화 시켜 통계 분석자료로 사용하였다. 새로운 통계자료를 얻고자 할 경우에는 지금보다 더욱 구체화 하면 원하고자 하는 통계 분석자료를 얻을 수 있다.
- 총고장 332건중 자연재해(낙뢰, 폭설, 산불 둥) 247 건(74.40%), 이물접촉(비닐류접촉, 조류감전, 포크레인 등) 32건(964%), 기기불량(노후 등) 29건 (8.73%), 기타(원인불명 등) 24건(7.23%)으로 통계분석 되었다. 산불, 조류에 의한 고장, 표크레인 접촉 및 기기불량, 회로오결선, 오동작 등에 대하여 지속적이고 철저한 고장재발 방지 대책을 수립 .
성능/효과
- '01 년 실제 발생한 총 고장건수 332건중 고장분석이 가능한(고장data 확보: F/R. 내부저장기능) 254건에 대하여 통계 분석한 결과 218건(85.83%)는 5Hz 이내, 20건(7.88%)는 5~6Hz이내, 12건은(4.71%)는 6710Hz이내, 3외 4건(1.57%)는 10Hz이상 지속된 것으로 분석되었다. 여기서 고장지속시간은 고장 발생부터 차단기가 동작하여 고장이 차단된 시점까지의 시간이며, 통상 차단기 TRIP에 필요한 시간은 2~3Hz 내외임을 고려할 때 대략 고장의 93.
- 71%는 고장발생 후 2~4Hz 이내에 옹동하여 말RIP지령을 보낸 것으로 분석되었다. 10Hz이상 지속된 4건의 고장은 차단기 불량(1건), 보호계전기 특성불량에 따른 지연 동작(2건), 한시요소 동작 (Zone 2) 1건 등으로 계전기 및 차단기의 비정상적 상태에 기인한 것으로 고장모의 및 천력계통시스템 설계시 고장 지속시간을 10Hz이상으로 심각하게 고려하지 않아도 될 사항으로 통계 분석되었다,
- 보호계전기 특성불량에 의한 고장제거시간 지연(10Hm)건은 총 Z건으로 2건 모두 순시요소의 지연 Pick-up으로 동작 요소는 Zonel으로 분석되었다. 고장발생시 보호계전기의 순시 응동에 대한 신뢰도는 통계분석에 알 수 있듯이 매우 신뢰할 만 수준으로 파악되었다.
- 6 월별 고장발생 빈도 및 분석」과 에서 보여주듯이 실 고장 발생 빈도율과 당연하계 거의 일치함율 알 수 있다. 또한고장의 원인이 일기와 매우 밀접한 관계가 있으므로 일기가 좋지 않은 시기(7윈-8월) 전에 보호계전기의 정기점섬 및 각종 시험 릉은 마무리 하는것도 보호계전기의정동작율 향상 먔 계통운영에 많은 도움을 줄수 있을 것으로 분-석되었다.
- 57%)는 10Hz이상 지속된 것으로 분석되었다. 여기서 고장지속시간은 고장 발생부터 차단기가 동작하여 고장이 차단된 시점까지의 시간이며, 통상 차단기 TRIP에 필요한 시간은 2~3Hz 내외임을 고려할 때 대략 고장의 93.71%는 고장발생 후 2~4Hz 이내에 옹동하여 말RIP지령을 보낸 것으로 분석되었다. 10Hz이상 지속된 4건의 고장은 차단기 불량(1건), 보호계전기 특성불량에 따른 지연 동작(2건), 한시요소 동작 (Zone 2) 1건 등으로 계전기 및 차단기의 비정상적 상태에 기인한 것으로 고장모의 및 천력계통시스템 설계시 고장 지속시간을 10Hz이상으로 심각하게 고려하지 않아도 될 사항으로 통계 분석되었다,
- 9%)와 거의 유사하다. 이 통계로 보아 약 4건의 고장 중 1건은 ROUTE고장이 발생하므로 전력시스템 설계 및 운영시 2회선 동시고장을 고려하여야 할 것으로 분석되었다.
- 최군의 보호계전기는 동신 및 컴퓨터분야 등 여러 첨단 기술이 종합적으로 집척된 고도의 전문분야 발전하고 있으며, 국내에서도 최근 국산제품이 계틍에 설치되어 운영되어 지고 있다. 제작사별 보호계천기 정동작율은 Toshiba 97.18%, Mitsubishi 99.69%, G.E 100%, ABB 91.55% Xelpower 94.74% 순으로 분석되었다. ABB제 보호계전기는 TYPE L-DAR 계전기의 노후화 (MODULE 불량)으로 정동작율이 '00 년 (97.
- 총고장 332건을 대상으로 고장당시의 날씨에 따라 통계 분석한 결과 비(낙뢰) 184건(55.42%) 맑음 69건 (20.78%), 눈 66건(19.88%), 흐림 13건(3.92%) 순으로 분석되어 일기에 따라 고장 발생이 좌우되는 것을 다시 한반 확인할 수 있었다.
- 58%. 회로불량 (CT 오결선 등) 15.79%, 통신설비불량(PITR 내부소자소손, 카드불량 등)10, 53%, 접촉불량(DC 혼 촉, 단자대 불량) 7.89% 순으로 통계 분석되었다. 이중 원인불명 6건은 지속적으로 원인규명을 추진하고 있지만 고장DATA(파형 등)의 부족 및 고장당시 상황 재현 불가(고장원인 자연해소 등)로 현재까지 아직 명확히 원인을 밝혀내지 못하고 있다.
후속연구
- 특히 써어지에 의한 오동작 등은 고장당시의 써어지등을 측정할 수 없어 원인 규명 시 어려운 문제이기도 하다 향후 유사한 고장 재발을 사전에 방지하는 등 보호계전기의 신뢰도 향상을 위해서는 명확한 원인규명이 필수적이기에 지속적으로 유사 고장을 추적 분석하여야 한다. 또한 과학적 고장분석을 위해 보호계전기 내부에 저장된 각종DATA의 활용을 위해 각종 관련시험시 고장DATA가 정상적으로 저장되고 분석 가능한 상태인지에 대하여도 점검 항목으로 추가하여야 할 것으로 분석되었으며, 고장시 발생한 Noise 및 Surge에 보호계전기, 특히 디지털 보호계전기가 충분히 견딜 수 있도록 내환경 (Electromagnetic Capibility) 시험 등을 강화하여 불필요한 고장파급을 방지하여야 할 것으로 분석되었다..
- 따라서 전력시스템에서 보호계전기의 중요도는 매우 높다 하겠다. 이 논문에서 통계 분석된 자료를 활용하여 전력기술분야의 학술 및 기술발전에 도움이 되길 기대한다.
- 이중 원인불명 6건은 지속적으로 원인규명을 추진하고 있지만 고장DATA(파형 등)의 부족 및 고장당시 상황 재현 불가(고장원인 자연해소 등)로 현재까지 아직 명확히 원인을 밝혀내지 못하고 있다. 특히 써어지에 의한 오동작 등은 고장당시의 써어지등을 측정할 수 없어 원인 규명 시 어려운 문제이기도 하다 향후 유사한 고장 재발을 사전에 방지하는 등 보호계전기의 신뢰도 향상을 위해서는 명확한 원인규명이 필수적이기에 지속적으로 유사 고장을 추적 분석하여야 한다. 또한 과학적 고장분석을 위해 보호계전기 내부에 저장된 각종DATA의 활용을 위해 각종 관련시험시 고장DATA가 정상적으로 저장되고 분석 가능한 상태인지에 대하여도 점검 항목으로 추가하여야 할 것으로 분석되었으며, 고장시 발생한 Noise 및 Surge에 보호계전기, 특히 디지털 보호계전기가 충분히 견딜 수 있도록 내환경 (Electromagnetic Capibility) 시험 등을 강화하여 불필요한 고장파급을 방지하여야 할 것으로 분석되었다.
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