거리계전기의 종류와 원리

거리계전기의 원리, 종류

거리계전기는 전압과 전류를 입력량으로 하여 전압과 전류의 비가 일정값이하로 될 경우 동작하는 계전기이다.
즉 단락 또는 지락점의 방향과 고장발생점까지의 전기적 거리(임피던스)를 판별하여 동작하는 것으로, 거리가 가까울 경우에는 고장전류가 커서 빨리 동작하게 된다.
일반적으로 거리계전기는 3단계로 나누어 진다.

• Zone1 : 보호대상의 85% 구간, 거의 순간적으로 동작
• Zone2 : 보호대상의 150% 구간, 타 차단기 등의 부동작이 발생되었을 경우 동작하기 위하여 타이머를 활용 20Hz 정도 지연동작
• Zone3 : 보호대상의 225% 구간, 100Hz 정도 지연동작 

거리계전기의 종류는 임피던스형, 모우형, 리액턴스형, 오옴형, 오프셋모우형 등이 있다.

1. 임피던스형 계전기

계전기 설치점의 전압과 전류의 절대치의 비가 일정치이하일 경우 동작하는 거리계전기로 원점을 중심으로 그려지는 동작특성을 갖는 방향성이 없는 계전기이다.
식은  V/I ≤ K로 표시된다.

2. 모우형 계전기

방향성을 갖는 계전기로 동작특성이 원점을 지나는 원으로 표시된다.
즉 임피던스 역수(admittance, 단위:MHO)의 일정각도에 대한 성분의 크기가 일정치이상일 경우 동작하는 계전기이다.
 식은 1/Zcos(Φ-θ) ≥ K 로 표시된다.
 (단, Z:측정된 임피던스
     Φ:전압과 전류 간의 위상각, θ:계전기 고유각) 

3. 리액턴스형 계전기

측정된 임피던스 중 리액턴스성분의 크기가 일정값이하일 경우 동작하는 계전기로 방향성은 없으나 저항분의 크기와 무관하여 고장점의 아아크저항으로 인한 영향을 받지 않는 계전기이다.
 식은  V/ IsinΦ ≤ K로 표시된다.

4. 오옴형 계전기

모우형과 반대로 측정된 임피던스의 일정각도에 대한 성분의 크기가 일정치이하일 경우 동작하는 계전기이다.     
 식은 Z cos(Φ-θ) ≤ 1/k

5. off-set MHO형 계전기

모우형 거리계전기의 동작특성은 원점을 지나는 원으로 표시되나 그림과 같이 약간씩 전․후방향으로 off set 된 특성을 갖는 거리계전기이다. 주로 후방으로 off set 된 것을 많이 사용한다.