인버터 한 대 쪽 회로에 사고가 났는데 발전소 전체가 멈춰 버린다면 어떨까요? 고장 난 곳 하나만 떼어 내면 될 일을 발전소 전체 정지로 키운 셈입니다. 이를 막는 원칙이 보호협조입니다. 핵심은 하나입니다. 사고 지점에 가장 가까운 차단기가 먼저 끊는다.
위아래 차단기의 순서 정하기
발전소의 차단기는 나무처럼 층을 이룹니다. 인버터마다 달린 분기 차단기 위에 여러 분기를 묶는 주 차단기가 있고, 그 위에 특고압 차단기가 있습니다. 사고가 나면 사고 전류는 사고 지점까지 가는 길에 있는 모든 차단기를 함께 지납니다. 이때 아래쪽(사고에 가까운) 차단기가 먼저 끊고, 위쪽 차단기는 조금 더 기다리도록 설정해야 합니다. 이렇게 사고 구간만 골라 끊는 것을 선택 차단이라고 합니다.
시간-전류 곡선으로 보기
보호 장치는 전류가 클수록 빨리 끊도록 되어 있습니다(반한시 특성). 이것을 그래프로 그린 것이 시간-전류 곡선입니다. 두 차단기의 곡선이 겹치지 않고, 같은 전류에서 아래쪽 차단기가 항상 먼저 동작하도록 시간 차를 두는 것이 보호협조입니다.
아래 그림에서 사고 위치와 고장 전류, 주 차단기 설정을 바꿔 보세요. 협조가 맞으면 인버터 한 계통만 멈추고, 어긋나면 위쪽 차단기가 먼저 끊겨 발전소 전체가 멈춥니다.
사고 지점에서 가장 가까운 차단기가 먼저 끊어야 정전 범위가 가장 작습니다. 위쪽 차단기는 아래쪽보다 조금 늦게 동작하도록 시간 차를 둡니다. 두 곡선이 겹치면 위쪽이 먼저 끊겨 발전소 전체가 멈춥니다. 곡선과 설정은 예시입니다.
- 분기 차단기
- 0.1 초
- 주 차단기
- 1.89 초
- 시간 차
- 1.79 초
- 정전 범위
- 인버터 1 계통만
고장 전류와 주 차단기 설정을 바꿔 정전 범위가 어떻게 달라지는지 보세요.
협조가 어긋나는 흔한 이유
- 설비를 증설하거나 바꾸면서 위·아래 차단기 설정을 함께 검토하지 않은 경우
- 순간적으로 끊는 설정(순시 동작)이 위쪽 차단기에 너무 낮게 걸려 있는 경우
- 한전 계통 쪽 보호와 발전소 쪽 보호의 협조를 고려하지 않은 경우
현장에서는
- 사고 뒤 “왜 이 차단기까지 떨어졌나”를 확인하는 것이 보호협조 점검의 출발점입니다. 아래쪽 차단기가 끊기 전에 위쪽이 먼저 끊겼다면 협조를 다시 검토해야 합니다.
- 보호 장치의 설정은 발전소 안 설비뿐 아니라 한전 계통 보호와도 맞물려 있습니다. 설정을 바꿔야 한다면 보호협조 검토를 거쳐 전기안전관리자와 한전 협의에 따라 진행합니다. 그림의 곡선과 설정값은 원리를 보여 주기 위한 예시입니다.
핵심 정리
- 보호협조의 원칙: 사고 지점에 가장 가까운 차단기가 먼저 끊는다 (선택 차단)
- 시간-전류 곡선이 겹치지 않게, 위쪽 차단기에 시간 여유를 둔다
- 협조가 어긋나면 작은 사고가 발전소 전체 정지로 커진다
- 설정 변경은 보호협조 검토와 한전 협의를 거친다