전류가 기준을 조금 넘었을 때와 크게 넘었을 때, 계전기는 똑같이 바로 끊어야 할까요? 그렇지 않습니다. 조금 넘은 것은 잠깐의 과부하일 수 있고, 크게 넘은 것은 큰 사고입니다. 그래서 과전류 계전기는 전류가 클수록 빨리, 작을수록 천천히 동작합니다. 이 성질을 반한시 특성이라고 합니다.
원판이 돌아 접점에 닿는 원리
옛 유도형 계전기에는 금속 원판이 들어 있습니다. 전류가 흐르면 원판이 회전하려는 힘을 받고, 스프링은 원판을 되돌리려 합니다. 전류가 기준을 넘으면 원판이 돌기 시작해, 정해진 각도만큼 돌면 접점에 닿아 트립 신호를 냅니다. 전류가 클수록 원판이 빨리 돌아 더 빨리 접점에 닿습니다.
오늘날 대부분의 계전기는 디지털 방식이지만, 같은 곡선을 계산식으로 그대로 따라 합니다.
반한시 계전기는 전류가 클수록 빨리, 작을수록 천천히 동작합니다. 옛 유도형 계전기는 전류에 비례해 원판이 빨리 돌아 접점에 닿았고, 지금의 디지털 계전기는 같은 곡선을 계산으로 따릅니다. 곡선 식은 공개된 국제 표준의 꼴이며 설정은 예시입니다.
- 전류
- 기준의 5배
- 곡선
- 반한시
- 동작 시간
- 0.86 초
- 시간 배수
- 0.20
고장 전류·시간 배수·곡선 종류를 바꿔 동작 시간을 비교해 보세요.
곡선의 종류
그림에서 곡선 종류를 바꿔 보세요. 전류가 늘 때 동작 시간이 얼마나 빠르게 줄어드는지가 다릅니다.
- 반한시: 전류에 따라 동작 시간이 완만하게 줄어듭니다.
- 강반한시: 큰 전류에서 더 가파르게 빨라집니다.
- 초반한시: 가장 가파릅니다. 작은 과전류에는 오래 기다리고, 큰 사고 전류에는 매우 빠르게 반응합니다.
어떤 곡선을 쓸지는 지켜야 할 설비의 성질과, 위아래 다른 보호 장치와의 관계에 따라 정합니다.
시간 배수: 곡선을 위아래로 옮기기
같은 모양의 곡선이라도 시간 배수를 바꾸면 곡선 전체가 위아래로 움직입니다. 이 값을 조절해 위쪽 계전기가 아래쪽보다 조금 늦게 동작하도록 맞추는 것이 보호협조입니다. 그림의 곡선과 배수는 원리를 보여 주는 예시이며, 실제 설정은 보호협조 검토와 한전 협의를 거쳐 정합니다.
핵심 정리
- 반한시 특성: 전류가 클수록 빨리, 작을수록 천천히 동작한다
- 유도형 계전기는 원판 회전으로, 디지털 계전기는 계산식으로 같은 곡선을 만든다
- 반한시·강반한시·초반한시는 전류에 따른 빨라짐의 정도가 다르다
- 시간 배수로 곡선을 옮겨 위아래 보호 장치의 순서(보호협조)를 맞춘다