모터 보호계전기 정정 기준

이 글은 개인적으로 보호계전기 정정 업무를 진행하면서 알게 된 내용을 기반으로 작성하였습니다.

지식이 부족하여 내용이 부실할 수 있습니다.

잘못된 점이 있다면 지적해주시면 감사하겠습니다.

 

 

보통 산업용으로 사용하는 유도전동기를 기준으로 작성하였습니다.

IED로 보호하는 경우만 작성하였습니다.(EOCR, ACB 보호요소 특성이 다르기도 하고 경험이 많지 않아 적지 않았습니다.)

 

보호요소 구성

일반적으로 사용하는 보호요소에는 50,51,49,50G,46,48/51LR,87,27,66 등이 있습니다.

 

50 : 과전류 보호 (순시)

51 : 과전류 보호 (한시)

49 : 과부하 보호

50G : 지락 보호 (순시)

46 : 역상전류 보호

48 :  Stall  보호

48/51LR : Stall / Jam / Locked rotor 보호

66 : 연속 기동 제한

87 : 차동 보호

27 : 저전압 보호

 

50 -  과전류 보호 (순시)

용도 및 특징

 50은 순시 과전류 보호요소로 케이블 단락사고 혹은 전동기 내부 단락사고의 후비 보호 용도로 사용됩니다.

 (Bus와 CT 사이 구간의 단락사고도 검출 가능합니다.)

 

 

Pickup

돌입전류보다 크고 모선 최소단락전류 보다 작은 값으로 설정합니다.

기동시 돌입전류에는 동작하지 않아야 하며 최소 단락전류에는 동작하도록 설정하여야 합니다. 일반적으로 기동돌입 전류는 기동전류의 1.6배에서 2배입니다. 만약 돌입전류 데이터가 없다면 기동전류의 1.6~2배 사이 값으로 정정하며 모선 최소단락전류 보다 작도록 선정합니다.

 

Time Delay

 기동시 돌입전류에 의한 오동작을 방지하기 위해 50ms 정도로 설정합니다.

 

 

 

49 - 과부하 보호

용도 및 특징

 49는 과부하 보호요소로 모터 과부하 시 Thermal limit time 전에 Trip 시켜 모터를 보호하기 위해 사용됩니다.

 

Overload fator

 Service factor보다 약간 높게 설정합니다. SF가 1.0이라면 모터정격전류의 115%, SF가 1.15라면 모터정격전류의 125% 정도로 설정합니다.

 

K, Time constant

기동시 동작하지 않으면서 Thermal limit에 도달하기 전에 동작하도록 설정합니다. TCC(Time-Current Curve)에서 보았을 때 49 curve가 Start current curve, Thermal limit curve 사이에 위치하록 해야 합니다. 기동전류만큼 흘렀을 때 기동시간 보다 10% 혹은 2s정도 늦게 49가 동작할 수 있도록 k값을 계산하여 설정합니다. 또는 기준을 Thermal limit time (hot)의 80~90%혹은 -2~-3s  기준으로 잡아도 됩니다.

 

추가로 보호협조에 여유가 있다면 Thermal Limit Curve에 근접하게 정정하는 것이 좋습니다. (TCC상으로 보면 위쪽으로 근접하게) 왜냐하면 모터 연속 기동시 쌓인 열값으로 인해 오동작할 우려도 있고 기동 시간 오차도 생각해서 최대한 여유를 두는 것이 좋습니다. Themal limit curve 아래 구간에서는 모터가 충분히 버텨주므로 49 오동작으로 Trip 되는 것보다는 여유를 줘서 Trip 되지 않는 것이 합리적이기 때문입니다.

 

51 -  과전류 보호 (한시)

용도 및 특징

 51은 한시 과전류 보호 요소로 49 (과부하 보호) 후비 혹은 중첩 보호로 사용됩니다.

 (동작 특성상 49는 과부하가 걸린 만큼의 열을 계산해서 누적시켜 동작되지만 51은 과부하가 연속적으로 흘러야 동작하므로 49가 더 민감하게 동작한다고 볼 수 있습니다. 51은 단시간 동안 반복되는 과부하에는 동작하지 않습니다.) 

 

Pickup

 SF(Service Factor) 보다 높도록 설정합니다. 예를 들어 SF가 1.1이라면 모터정격전류의 120% 정도로 여유를 두고 설정합니다.

 

Curve type

 일반적으로 IEC Long Time을 사용합니다. 보호협조를 맞출 때 용이하기 때문입니다. 

 

Lever, TMS, TD ...

 설정 기준은 49와 동일하며 반한시 곡선의 특성이 다르기 때문에 계산법만 다릅니다.

위 49에서 추가로 덧붙인 설명처럼 51은 연속된 전류에 동작하기 때문에 Thermal limit curve에 근접시킬 필요는 없습니다. 

 

50G  -  지락보호 (순시)

용도 및 특징

 50G는 순시 지락보호 요소로 케이블이나 모터의 지락사고에 대해 보호하기 위해 사용합니다.

 

Pickup

 최대 지락전류의 10~20% 이하에 동작할 수 있도록 설정합니다.

 

Time Delay

 최소 동작시간에 정정합니다.

 

 

46 - 역상전류 보호

용도 및 특징

46은 역상 전류 보호요소로 불평형, 결상 시 발생되는 역상전류를 통해 동작합니다. 역상전류가 발생되면 발열효과로 인해 모터가 손상되므로 이에 대해 보호하기 위해 사용합니다.

 

Pickup

 결상 시 동작할 수 있도록 모터 정격전류의 25% 정도로 정정합니다. 결상 외 상의 전류가 대략적으로 50% 이상 증가합니다. (직관적으로 표현하면 3 권선으로 부하를 유지하다가 2 권선으로 부하를 유지하게 되었으므로 한 상당 부하분담이 50% 늘었으므로, 물론 실제 전류흐름과는 차이가 클 수 있을 것이다.)

 

Time Delay

 결상 시 2~3초 이내에 동작하도록 설정합니다.

 

 

27 - 저전압 보호

용도 및 특징

 27은 저전압 보호요소로 계통전압이 저하되면 부하전류가 증가하여 과부하로 인해 모터 및 케이블이 과열되어 손상되므로 이를 보호하기 위해 사용합니다.

 

Pickup

 정격전압의 70~80%으로 설정합니다.

 

Time Delay

 오동작을 방지하기 위해 2~3초 정도로 설정합니다.

 

48/51LR - Jam / Stall / Locked Rotor 보호

용도 및 특징

 48/51LR은 Jam / Stall / Locked Rotor 보호로 모터 운전 중 Jamming 혹은 stalling이 발생했을 때 부하전류가 급격히 증가하여 모터에 손상을 주므로 이를 보호하기 위해 사용합니다.

*Jamming : 운전 중인 모터에 이물질이 들어가 회전수가 저하되고 토크가 증가해 급격하게 부하전류가 커지는 현상입니다.

*stalling : 전압은 가압되고 있지만 모터가 정지해버리는 현상입니다. 회전수가 0이므로 최대토크가 발생되며 Locked rotor current가 계속 흐르게 됩니다.

Pickup

 모터 정격전류의 200% 정도로 설정합니다.

 

Time Delay

 모터 기동을 감시하여 48/51LR 동작을 방지하는 기능이 있다면  2s 정도로 설정합니다. 기동시 동작 방지 기능이 없다면 전압 80% 기동시간 보다 길도록 설정합니다.

 

 

87 - 차동 보호

용도 및 특징

 87은 차동 보호요소로 모터 내부사고 시 차전류를 감지하여 동작하여 사고를 신속히 차단합니다.

일반적으로 Balanced core 방식으로 전류를 받기 때문에 케이블 사고는 검출할 수 없습니다.

 

Pickup

 정격전류의 5~10% 정도로 설정합니다.

 

Time Delay

 최소 동작시간에 설정합니다.

 

 

66 - 연속 기동 제한

용도

 66은 연속기동 제한요소로 기동 횟수를 감지하여 모터의 연속기동을 방지합니다. 시간이 지남에 따라가 시간 적산값이 감소합니다.

 

Setting ...

 배움이 부족하여 작성하지 못했습니다. 공부해서 업데이트하겠습니다. 알고 계신 점 있으면 적어주시면 감사합니다.