지락과전류계전기 OCGR 정정방법과 영상전류 검출방식 비교

고압 수배전설비의 보호계전기 정정에서 지락보호는 단락보호와 별도로 검토해야 하는 중요한 분야이다.

상간단락에서는 비교적 큰 사고전류가 발생하기 때문에 OCR을 이용한 보호가 명확하게 이루어지는 경우가 많지만, 지락사고에서는 계통의 접지방식과 영상분 임피던스에 따라 사고전류의 크기가 크게 달라질 수 있다.

특히 저항접지나 비접지에 가까운 계통에서는 지락전류가 제한되거나 검출 특성이 달라질 수 있기 때문에 단순히 변압기 정격전류의 일정 비율을 OCGR 정정값으로 적용하는 방식은 적절하지 않다.

OCGR은 Over Current Ground Relay의 약자로 지락과전류계전기를 의미한다.

일반적인 OCR이 상전류의 크기를 감시하여 과전류를 검출한다면 OCGR은 지락사고에서 발생하는 영상전류 또는 잔류전류를 이용하여 지락을 검출한다.

따라서 OCGR 정정의 핵심은 다음과 같이 정리할 수 있다.

지락전류 계산
→ 영상전류 검출방식 확인
→ CT 또는 ZCT 비율 확인
→ 최소·최대 지락전류 검토
→ OCGR 정정값 설정
→ 동작시간 설정
→ TCC 보호협조
→ 접지방식과 실제 운전조건 확인

이번 글에서는 이 과정을 실제 수배전설비 보호설계 관점에서 자세히 살펴본다.

지락사고에서 영상전류가 발생하는 원리

정상적인 3상 평형계통에서는 세 상의 전류를 벡터로 합하면 거의 0이 된다.

다음과 같이 표현할 수 있다.

I_R + I_S + I_T = 0

하지만 한 상이 대지와 접촉하는 지락사고가 발생하면 세 상의 전류가 더 이상 정상적인 평형상태를 유지하지 않는다.

이때 세 상 전류의 벡터합은 0이 아닌 값이 된다.

이를 영상전류와 연결하면 다음과 같이 표현할 수 있다.

3I₀ = I_R + I_S + I_T

여기서

I₀ = 영상전류의 1상분
3I₀ = 영상전류의 총합에 해당하는 전류

이다.

보호계전기에서는 이 전류를 이용하여 지락사고를 검출할 수 있다.

따라서 OCGR의 기본적인 동작원리는 “지락사고가 발생하면 정상적인 3상 평형상태가 깨지고 영상전류가 발생한다”는 전기적 특성을 이용하는 것이다.

영상전류와 지락전류는 같은 개념인가

실무에서 영상전류와 지락전류라는 용어가 혼용되는 경우가 있지만 엄밀하게는 구분할 필요가 있다.

영상전류 3I₀는 세 상 전류의 벡터합으로 정의되는 전류 성분이다.

반면 지락전류는 실제 고장점과 접지계통을 통해 흐르는 사고전류를 의미한다.

특정 지락사고 조건에서는 영상전류와 지락전류 사이에 밀접한 관계가 형성되지만, 보호계전기에서 측정되는 값과 실제 고장점에서 흐르는 전류를 항상 동일한 값으로 취급해서는 안 된다.

특히 CT 또는 ZCT의 설치위치와 접지선의 구성에 따라 계전기에 입력되는 전류의 의미가 달라질 수 있다.

따라서 보호계전기 정정표에서는 가능하면 다음을 구분하여 기록하는 것이 좋다.

실제 고장전류

영상전류 3I₀

CT 또는 ZCT 2차측 전류

계전기 설정전류

OCGR과 OCR은 무엇이 다른가

OCR과 OCGR 모두 과전류를 이용하는 보호계전기이지만 검출 대상이 다르다.

OCR은 일반적으로 각 상의 과전류를 검출한다.

예를 들어 다음과 같은 사고에서는 OCR이 중요한 역할을 한다.

3상 단락

2상 단락

상간 단락

대전류 과부하 또는 사고전류

반면 OCGR은 지락사고에 의해 발생하는 영상전류를 이용하여 지락을 검출한다.

대표적으로 다음과 같은 사고를 검토한다.

1선 지락

2선 지락

지락을 포함하는 불평형 사고

따라서 하나의 보호계통에서도 OCR과 OCGR이 함께 사용될 수 있다.

예를 들어 수전반에서는 OCR이 상간단락을 보호하고 OCGR이 지락사고를 보호하도록 구성할 수 있다.

이때 두 계전기의 정정값과 동작시간은 서로 독립적으로 결정하는 것이 아니라 전체 보호협조 관점에서 검토해야 한다.

OCGR 정정에서 가장 먼저 확인해야 할 것은 접지방식이다

지락전류를 결정하는 가장 중요한 요소 중 하나가 계통의 접지방식이다.

대표적으로 직접접지, 저항접지, 리액터접지 및 비접지계통 등이 있다.

직접접지계통에서는 중성점과 대지 사이의 임피던스가 상대적으로 작기 때문에 지락사고 시 큰 전류가 흐를 수 있다.

반면 저항접지계통에서는 중성점과 대지 사이에 저항을 삽입하여 지락전류를 제한한다.

따라서 같은 변압기 용량을 사용하더라도 접지방식이 달라지면 지락전류는 크게 달라질 수 있다.

예를 들어 동일한 변압기에서

직접접지

저항접지

비접지

의 조건을 각각 적용하면 지락사고 시 전류의 크기와 전류가 흐르는 경로가 서로 달라진다.

따라서 OCGR 정정 전에 반드시 다음 사항을 확인해야 한다.

변압기 중성점 접지방식

접지저항값

중성점 접지선의 구성

계통의 영상분 임피던스

지락사고 예상전류

보호계전기 검출방식

이 과정을 생략하고 OCR 정정값을 기준으로 OCGR 값을 임의로 설정하면 실제 지락보호 성능을 제대로 확보하지 못할 수 있다.

1선 지락전류와 영상분 임피던스

1선 지락사고는 대표적인 불평형 사고이므로 대칭좌표법을 이용하여 해석할 수 있다.

1선 지락에서는 정상분, 역상분, 영상분 회로가 사고점에서 연결되는 형태로 해석할 수 있다.

개념적으로 지락전류는 다음과 같은 관계로 표현할 수 있다.

I_LG = √3 × c × U_n / (Z_1 + Z_2 + Z_0 + 3Z_f)

여기서

I_LG = 1선 지락전류

c = 전압계수

U_n = 계통 공칭 선간전압

Z_1 = 정상분 임피던스

Z_2 = 역상분 임피던스

Z_0 = 영상분 임피던스

Z_f = 고장점 임피던스

이다.

이 식에서 특히 중요한 항목이 Z₀이다.

영상분 임피던스는 지락사고 시 전류가 대지 및 중성점 계통을 통해 돌아가는 경로의 특성과 밀접하게 관련되어 있다.

따라서 변압기 결선방식, 중성점 접지방식, 접지저항, 케이블 구조 및 금속차폐층 등의 조건이 지락전류에 영향을 줄 수 있다.

결국 OCGR 정정은 단순한 계전기 설정 문제가 아니라 전력계통의 영상분 회로를 이해하는 작업이라고 볼 수 있다.

ZCT를 이용한 지락전류 검출

ZCT는 Zero Sequence Current Transformer의 약자로 영상변류기를 의미한다.

ZCT는 여러 활선도체를 하나의 철심에 통과시키는 구조 등을 이용하여 각 상 전류의 벡터합에 해당하는 잔류전류를 검출할 수 있다.

정상적인 3상 평형상태에서는 각 상 전류의 벡터합이 거의 0이므로 ZCT의 출력도 매우 작다.

하지만 지락사고가 발생하면 합성전류가 발생하고 ZCT 2차측에 전류가 나타나게 된다.

개념적으로 다음과 같은 흐름이다.

정상상태

IR + IS + IT ≈ 0

↓

ZCT 출력전류 매우 작음

지락사고

IR + IS + IT ≠ 0

↓

ZCT에 잔류전류 발생

↓

OCGR 입력

↓

지락 검출

이 방식은 지락전류 자체를 검출하기 위한 전용 검출방식으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.

3CT 잔류회로 방식의 영상전류 검출

영상전류는 ZCT뿐만 아니라 각 상에 설치된 CT의 2차전류를 합성하여 검출할 수도 있다.

R상 CT

S상 CT

T상 CT

각 CT의 2차전류를 계전기 입력 측에서 벡터적으로 합성하면 잔류전류를 얻을 수 있다.

개념적으로

3I₀ = I_R + I_S + I_T

의 관계를 이용하는 방식이다.

이 방식은 별도의 ZCT 없이 기존 상별 CT를 이용할 수 있다는 장점이 있지만, CT의 특성 차이와 배선조건 등이 잔류전류 검출에 영향을 줄 수 있다.

특히 큰 사고전류가 흐르는 상황에서는 각 CT의 포화특성 차이가 보호계전기의 입력전류에 영향을 줄 수 있으므로 고장전류 수준과 CT 특성을 함께 검토하는 것이 중요하다.

ZCT와 3CT 잔류방식의 차이

두 방식은 모두 지락전류 또는 잔류전류를 검출하는 목적을 갖지만 구조와 특성이 다르다.

ZCT 방식

별도의 영상변류기 사용

여러 활선도체의 합성전류 검출

지락 검출에 특화

검출회로 구성이 비교적 명확

3CT 잔류방식

각 상 CT의 2차전류 합성

기존 CT 활용 가능

CT 간 특성 차이 영향 고려

대전류 사고에서 CT 포화 검토 중요

어떤 방식이 무조건 우수하다고 판단하기보다는 수배전반의 구조와 계전기 구성, CT 사양, 보호협조 및 제조사 설계자료를 함께 검토해야 한다.

특히 실제 계전기 입력방식은 제조사별로 차이가 있을 수 있으므로 최종 설계에서는 해당 보호계전기의 결선도와 기술자료를 기준으로 확인해야 한다.

OCGR 정정전류는 어떻게 결정하는가

OCGR의 정정전류를 결정할 때 가장 먼저 확인해야 하는 것은 정상상태에서 발생할 수 있는 잔류전류이다.

정상적인 계통에서도 케이블의 대지 정전용량, 필터, 전력전자기기 등의 영향으로 작은 잔류전류가 발생할 수 있다.

따라서 정상상태의 잔류전류가 계전기의 정정값을 넘지 않도록 검토해야 한다.

그 다음 실제 지락사고에서 예상되는 최소 지락전류를 확인한다.

개념적으로 OCGR 정정에서는 다음 두 영역을 모두 확인해야 한다.

정상 잔류전류 영역

↓

OCGR 정정영역

↓

최소 지락전류 영역

정상 잔류전류보다 충분히 높은 감도를 확보하면서도 최소 지락전류를 검출할 수 있는 범위가 보호설계에서 중요한 검토영역이 된다.

하지만 이 범위는 계통마다 다르기 때문에 “OCGR은 정격전류의 몇 %로 설정한다”와 같은 단일 공식으로 결정해서는 안 된다.

CT비와 OCGR 정정값 환산

OCR과 마찬가지로 OCGR에서도 CT비를 정확하게 확인해야 한다.

예를 들어 ZCT 또는 CT의 비율이 200/5A라고 가정하자.

OCGR의 2차측 정정값이 2A라면 1차측 환산값은

I₁ = 2 × 200 / 5

I₁ = 80A

가 된다.

즉 계전기에서 2A로 설정된 값이 실제 계통에서는 80A에 해당할 수 있다.

따라서 OCGR 정정표에서는 다음과 같이 구분하는 것이 좋다.

CT 또는 ZCT비

2차측 정정전류

1차측 환산전류

동작시간

특성곡선

이 자료를 함께 표시하면 계전기 설정값의 의미를 명확하게 확인할 수 있다.

OCGR에서 최소 지락전류가 중요한 이유

지락보호에서는 최대 지락전류뿐만 아니라 최소 지락전류를 반드시 검토해야 한다.

예를 들어 변압기와 가까운 지점에서 지락사고가 발생하면 비교적 큰 전류가 흐를 수 있지만, 케이블 말단이나 특정 접지조건에서는 지락전류가 훨씬 작아질 수 있다.

이때 OCGR 정정값이 너무 높으면 작은 지락전류를 검출하지 못할 수 있다.

반대로 정정값을 지나치게 낮추면 정상적인 잔류전류나 외부 요인에 의해 불필요한 동작이 발생할 가능성이 있다.

따라서 보호설계에서는 다음 조건을 동시에 확인해야 한다.

정상상태 잔류전류

최소 지락전류

최대 지락전류

CT 또는 ZCT 특성

계전기 정정범위

계전기 동작시간

이것이 OCGR 정정에서 감도와 안정도를 동시에 고려해야 하는 이유이다.

OCGR의 동작시간과 TCC 검토

OCGR도 OCR과 마찬가지로 전류 크기뿐만 아니라 동작시간을 함께 검토해야 한다.

예를 들어 하위 배전반에서 지락사고가 발생하면 하위 지락보호장치가 먼저 동작하고 상위 수전반의 OCGR은 일정한 시간여유를 갖고 대기하도록 보호협조를 구성할 수 있다.

이를 TCC(Time-Current Characteristic)로 검토할 수 있다.

TCC에서는 일반적으로 다음과 같은 항목을 비교한다.

하위 OCGR

상위 OCGR

하위 차단기

상위 차단기

변압기 보호특성

케이블 또는 전로의 허용특성

사고전류가 특정 크기일 때 각각의 보호장치가 언제 동작하는지를 비교하여 선택차단이 가능한지 확인한다.

IEC 60255-151은 과전류 보호계전기의 측정특성과 시간지연 특성을 다루는 표준으로, 보호계전기 특성 검토의 국제적인 참고 기준이 된다. :contentReference[oaicite:1]{index=1}

OCGR 정정에서 선택차단이 중요한 이유

예를 들어 다음과 같은 계통이 있다고 하자.

수전반 OCGR

↓

변압기

↓

저압 메인 지락보호

↓

배전반 지락보호

↓

부하

배전반 하위에서 지락사고가 발생했는데 수전반 OCGR이 먼저 동작하면 사고가 발생한 회로만 차단되는 것이 아니라 상위 전원이 함께 차단될 수 있다.

따라서 하위 보호장치가 먼저 사고를 제거할 수 있도록 상위 보호장치의 동작시간과 정정값을 조정하는 것이 중요하다.

그러나 단순히 상위 OCGR의 동작시간을 길게 만드는 것도 정답은 아니다.

사고전류가 장시간 흐르면 케이블, 모선, 차단기 및 기타 설비에 열적·전기적 스트레스가 증가할 수 있기 때문이다.

따라서 보호협조에서는 필요한 선택차단 시간을 확보하면서 사고 제거시간도 가능한 한 적절하게 관리해야 한다.

OCGR 오동작이 발생하는 대표적인 원인

OCGR은 매우 작은 전류를 검출하도록 설정될 수 있기 때문에 OCR보다 오동작 원인을 세밀하게 확인할 필요가 있다.

대표적인 원인은 다음과 같다.

정상적인 누설전류

케이블의 대지 정전용량 전류

인버터 등 전력전자기기의 잔류전류

CT 특성 차이

CT 포화

CT 2차 배선 오류

ZCT 관통도체 구성 오류

접지선의 잘못된 통과

외부 회로의 귀로전류

계전기 설정 오류

이 중 현장에서 특히 중요한 것이 ZCT와 접지선의 배치이다.

ZCT를 통과하는 도체와 ZCT 외부를 통해 돌아가는 귀로가 잘못 구성되면 실제 지락사고가 아닌데도 ZCT에 잔류전류가 발생할 수 있다.

따라서 계전기 설정만 변경하기 전에 실제 CT·ZCT 결선과 전류 경로를 먼저 확인해야 한다.

ZCT 설치 시 확인해야 하는 전류 경로

ZCT를 이용하는 지락보호에서는 “어떤 도체가 ZCT를 통과하고 어떤 도체가 ZCT를 통과하지 않는가”가 매우 중요하다.

ZCT 내부를 통과하는 모든 관련 활선도체의 전류가 정상적으로 합성되어야 한다.

정상적인 부하전류가 ZCT를 통과하는 구조라면 각 상 전류의 벡터합은 이상적으로 0에 가까워야 한다.

하지만 일부 도체가 ZCT를 우회하거나 예상하지 못한 접지·귀로전류가 ZCT 외부로 흐르면 정상상태에서도 잔류전류가 검출될 수 있다.

따라서 현장 점검에서는 다음 항목을 확인해야 한다.

ZCT 관통도체

중성선 관통 여부

접지선의 ZCT 통과 여부

케이블 차폐층 접지경로

ZCT 2차 결선

계전기 입력극성

CT 2차 접지점

이러한 사항은 계전기 정정값 자체보다 먼저 확인해야 할 기본적인 보호회로 조건이다.

케이블 차폐층과 OCGR 검출의 관계

고압 케이블에서는 금속차폐층이나 차폐층 접지방식도 지락전류의 귀로와 관계될 수 있다.

특히 케이블의 금속차폐층이 양단 또는 특정 지점에서 접지되는 경우 사고전류와 유도전류의 경로를 별도로 분석해야 한다.

따라서 고압 수배전설비에서 OCGR을 정정할 때에는 단순히 수전반 내부의 CT와 계전기만 보는 것이 아니라 케이블의 차폐층 접지방식과 접지계통까지 확인할 필요가 있다.

이 부분은 39번에서 예정한 “고압 케이블 차폐층 접지방식과 순환전류 발생원인 및 저감방법”과 연결되는 중요한 내용이다.

OCGR과 51G 기능을 구분해서 이해하기

디지털 보호계전기에서는 지락보호 기능을 51G 등의 기능번호로 표시하는 경우가 있다.

일반적으로 51 계열은 시간지연 과전류 보호기능을 나타내며, G는 지락 또는 접지 관련 보호기능을 나타내는 방식으로 사용된다.

다만 실제 기능번호의 세부 적용은 계전기 제조사와 보호방식에 따라 확인해야 한다.

따라서 “51G = 무조건 특정한 영상전류 검출방식”이라고 단정해서는 안 된다.

실제 계전기에서 어떤 입력을 이용하는지 확인해야 한다.

예를 들어

상별 CT 잔류전류

별도 ZCT 입력

계전기 내부에서 계산된 잔류전류

외부 영상변류기 입력

등 다양한 구성이 가능하다.

따라서 계전기 설정을 확인할 때는 기능번호뿐만 아니라 입력회로와 결선도를 함께 확인해야 한다.

OCGR 정정값을 결정하는 전체적인 순서

실제 수배전설비에서 OCGR을 정정할 때는 다음과 같은 순서로 검토하는 것이 좋다.

계통 단선결선도 확인

↓

변압기 결선 및 중성점 접지방식 확인

↓

접지저항 확인

↓

영상분 임피던스 검토

↓

사고점별 최대 지락전류 계산

↓

사고점별 최소 지락전류 계산

↓

정상상태 잔류전류 측정 또는 산정

↓

CT 또는 ZCT 비율 확인

↓

OCGR 1차측 목표 정정값 검토

↓

2차측 설정값 환산

↓

동작시간 및 특성 설정

↓

상·하위 지락보호장치 TCC 작성

↓

선택차단 검토

↓

CT·ZCT 포화 및 결선상태 검토

↓

실제 계전기 설정값 확인

간단한 OCGR 정정 계산 예시

다음과 같은 보호계통을 가정한다.

ZCT비
200/5A

예상 최소 지락전류
100A

예상 최대 지락전류
500A

정상상태 잔류전류
10A 이하

이 경우 단순 환산만 하면 1차측 100A는 ZCT 2차측에서

100 × 5 / 200

= 2.5A

에 해당한다.

500A는

500 × 5 / 200

= 12.5A

에 해당한다.

그러나 여기서 “OCGR을 2.5A로 설정한다”고 바로 결론을 내릴 수는 없다.

실제 정정값을 결정하려면 다음을 추가로 검토해야 한다.

정상 잔류전류와 충분한 차이가 있는가?

최소 지락전류를 검출할 수 있는가?

하위 보호장치와 선택협조가 가능한가?

계전기의 동작시간이 적절한가?

CT 또는 ZCT의 정격과 포화특성이 적절한가?

계전기 제조사의 설정범위에 포함되는가?

따라서 계산된 사고전류는 정정값을 결정하기 위한 기초자료이며, 최종 정정은 보호협조와 계전기 특성을 함께 검토하여 결정해야 한다.

OCGR 정정에서 자주 발생하는 오류

첫 번째는 OCR 정정값보다 낮게 설정하면 지락보호가 충분하다고 생각하는 것이다.

OCGR은 지락전류를 검출하는 별도의 보호기능이므로 계통의 지락전류와 접지방식을 기준으로 설정해야 한다.

두 번째는 지락전류를 변압기 용량만으로 추정하는 것이다.

지락전류에는 영상분 임피던스와 접지방식이 큰 영향을 미친다.

세 번째는 ZCT비와 계전기 설정값을 혼동하는 것이다.

계전기 2차측 1A가 실제 계통에서 몇 A를 의미하는지 CT 또는 ZCT비를 이용하여 환산해야 한다.

네 번째는 정상 잔류전류를 측정하지 않는 것이다.

설비가 정상적으로 운전되고 있는데도 일정한 잔류전류가 발생한다면 정정값을 지나치게 낮게 설정할 경우 오동작 가능성이 커진다.

다섯 번째는 TCC를 검토하지 않는 것이다.

상위와 하위 OCGR의 정정값이 서로 다르더라도 실제 동작시간에서 선택협조가 되지 않을 수 있다.

여섯 번째는 ZCT 결선과 접지경로를 확인하지 않는 것이다.

지락보호 계전기가 이상동작할 때는 계전기 설정만 변경하지 말고 실제 전류경로부터 확인해야 한다.

OCGR 정정 검토 시 확인해야 할 항목

계통

수전전압

변압기 용량

변압기 결선

중성점 접지방식

접지저항

영상분 임피던스

사고점별 지락전류

검출회로

CT비

ZCT비

CT 또는 ZCT 설치위치

관통도체

중성선 구성

케이블 차폐층 접지

접지선 귀로

계전기

OCGR 정정전류

1차 환산값

2차 설정값

한시특성

시간설정

기능번호

입력방식

제조사 설정범위

보호협조

최소 지락전류

최대 지락전류

정상 잔류전류

상위 보호장치

하위 보호장치

TCC

선택차단

차단기 동작시간

핵심 정리

OCGR은 지락사고에서 발생하는 영상전류 또는 잔류전류를 이용하여 지락을 검출하는 보호계전기이다.

지락보호의 핵심은 단순히 OCR보다 낮은 전류로 정정하는 것이 아니라 계통의 접지방식과 영상분 임피던스를 분석하고 실제 사고전류의 범위를 확인하는 것이다.

특히 1선 지락전류는 정상분, 역상분, 영상분 임피던스의 영향을 받으며 영상분 임피던스는 중성점 접지방식과 밀접하게 관련되어 있다.

또한 ZCT 방식과 3CT 잔류방식은 각각 검출구조와 검토해야 할 요소가 다르므로 실제 계전기 결선방식과 제조사 자료를 확인해야 한다.

OCGR 정정에서는 다음 네 가지 범위를 함께 확인하는 것이 중요하다.

정상 잔류전류

최소 지락전류

최대 지락전류

상·하위 보호장치의 동작특성

이 네 가지 조건을 확인한 후 CT 또는 ZCT비를 적용하여 계전기 2차측 설정값으로 환산하고 TCC를 이용하여 선택차단 여부를 검토해야 한다.

결국 OCGR 보호설계의 핵심은 다음과 같이 정리할 수 있다.

접지방식 확인
→ 영상분 임피던스 분석
→ 최대·최소 지락전류 계산
→ 영상전류 검출방식 확인
→ CT·ZCT비 확인
→ OCGR 정정값 환산
→ 동작시간 설정
→ TCC 보호협조
→ 실제 결선 및 전류경로 확인

FAQ

Q. OCGR은 OCR보다 낮은 전류로 설정하면 되는가?

A. 반드시 그렇지는 않다. OCGR은 지락전류를 검출하는 보호장치이므로 계통의 접지방식, 최소·최대 지락전류, 정상 잔류전류 및 상·하위 보호장치의 협조조건을 함께 검토하여 정정해야 한다.

Q. 영상전류 3I₀는 지락전류와 같은 값인가?

A. 항상 동일한 개념으로 취급해서는 안 된다. 3I₀는 세 상 전류의 벡터합으로 정의되는 영상전류이고, 지락전류는 실제 고장점과 접지경로를 통해 흐르는 사고전류이다. 검출방식과 계전기 설치위치에 따라 계전기에 입력되는 전류와 고장점 전류의 관계를 확인해야 한다.

Q. ZCT와 3CT 잔류방식은 무엇이 다른가?

A. ZCT 방식은 별도의 영상변류기를 이용하여 여러 도체의 합성전류를 검출하는 방식이고, 3CT 잔류방식은 각 상 CT의 2차전류를 합성하여 영상전류를 검출하는 방식이다. 실제 적용에서는 계전기 결선방식과 CT 특성을 함께 확인해야 한다.

Q. OCGR 정정값을 낮추면 지락보호 성능이 좋아지는가?

A. 정정값이 낮아지면 작은 지락전류를 검출할 가능성은 높아질 수 있지만 정상적인 잔류전류나 외부 영향에 의해 오동작할 가능성도 커진다. 따라서 최소 지락전류와 정상 잔류전류 사이에서 적절한 보호감도와 안정성을 함께 검토해야 한다.

Q. ZCT를 설치했는데도 OCGR이 오동작한다면 무엇을 먼저 확인해야 하는가?

A. 계전기 설정값부터 변경하기보다 ZCT 관통도체, 중성선, 접지선의 전류경로, 케이블 차폐층 접지, ZCT 2차 결선 및 계전기 입력방식을 먼저 확인하는 것이 중요하다. 예상하지 못한 귀로전류가 ZCT 검출에 영향을 줄 수 있기 때문이다.

Q. 지락전류 계산에서 접지방식이 중요한 이유는 무엇인가?

A. 지락사고에서는 대지와 중성점을 포함하는 사고전류의 귀로가 형성되기 때문에 중성점 접지방식과 접지 임피던스가 사고전류의 크기에 영향을 준다. 따라서 직접접지와 저항접지 등은 동일한 방식으로 지락전류를 계산해서는 안 된다.

마무리

고압 수배전설비의 지락보호는 단순히 OCGR의 설정값을 낮추는 작업이 아니다.

지락사고가 발생했을 때 실제로 어떤 경로를 통해 전류가 흐르는지를 먼저 이해하고, 그 경로에 포함되는 영상분 임피던스와 접지방식을 분석해야 한다.

그 다음 사고점별 최소·최대 지락전류를 계산하고, 실제 보호계전기가 어떤 방식으로 영상전류를 검출하는지 확인해야 한다.

ZCT를 사용하는 경우에는 ZCT의 관통도체와 접지 귀로를 확인해야 하고, 3CT 잔류방식을 사용하는 경우에는 각 CT의 특성과 잔류전류 검출회로를 함께 검토해야 한다.

여기에 CT 또는 ZCT비를 적용하여 계전기 2차측 정정값을 산출하고 TCC를 이용하여 상·하위 지락보호장치의 선택협조를 확인해야 한다.

결국 신뢰성 있는 지락보호를 위해서는

지락전류 계산

영상전류 검출방식

CT·ZCT 특성

OCGR 정정값

동작시간

TCC 보호협조

실제 접지 및 전류경로

를 하나의 보호설계 과정으로 연결하여 검토해야 한다.

특히 지락사고는 같은 용량의 변압기를 사용하는 설비라도 접지방식과 계통구성에 따라 사고전류가 달라질 수 있으므로, 특정 정정값을 모든 설비에 일률적으로 적용하는 방식보다 해당 계통의 실제 사고조건을 기반으로 보호계전기를 설정하는 것이 중요하다.