전력용 콘덴서는 변압기나 전동기 등과 달리 전원 투입 시 항상 100% 부하에서 운전하게 되므로 혹독한 스트레스를 받게 된다.
특히 6% 리액터 운전시에는 113% 과부하 상태가 된다.
하여 사고에 대비한 완벽한 보호 시스템을 갖춰야 하고 콘덴서 내부 소자 고장에 따른 고장전류를 계산 보호계전기 설정 역시 정확히 해야 한다.
그래야 전력용 콘덴서를 안전하게 사용할 수 있게 된다.
관련하여 아래와 같이 살펴본다.
◈. 사고 사례
1. 현상 ; 전력용 콘덴서 폭발로 화재 및 부분정전 발생.
2. 원인 ; 1). IEEE Std519-1992기준치를 초과하고 있는 계통 고조파전류.
2). 잦은 개폐 돌입전류.
3). 보호계전기 부동작(否動作).
3. 원인분석.
1). 콘덴서뱅크 계통 단선도.
2). 문제 점 ; ⓐ. 콘덴서 1대 고장시 O C R 부동작.
ⓑ. 직렬리액터 설치 생략.
ⓒ. 콘덴서 전용의 보호장치 미흡.
3). 콘덴서 폭발 사유
ⓐ. 콘덴서용 직렬리액터가 생략돼 고조파 및 돌입전류 영향으로 콘덴서 수명이 단축되고 있다.
ⓑ. O C R Setting이 100kvar – 5대전류 1.5배에 Setting돼 있어 100kvar – 1대 고장시 O C R이 동작되지 않았다.
결국 차단기가 트립되지 않아 콘덴서에 고장전류를 계속 공급하게 돼 결국 폭발 -> 부분정전 사태가 발생하게 된다.
– O C R Setting ; 콘덴서 100kvar – 5대 정격전류 = 43.7 A x 1.3 ~1.5 = 56.8 ~ 65.5 A
– 콘덴서 내부유전체 2Series 소자 중 1개소자 고장시 고장상의 전류 = 8.75 A X 1.549 = 13.55 A
– 콘덴서 내부유전체 2Series 소자 중 1개소자 고장시 건전상의 전류 = 8.75 A X 1.161 = 10.15 A
– 콘덴서 내부유전체 2Series 소자 모두 고장시(단락) 고장상의 전류 = 8.75 A X 3.439 = 30.09 A
– 콘덴서 내부유전체 2Series 소자 모두 고장시(단락) 건전상의 전류 = 8.75 A X 1.924 = 16.83 A
ⓒ. 콘덴서고장시(소자 1개) 고장상 전류는 13.55 A로 O C R Setting 값 65.5 A 하위 값이 돼 계전기는 동작되지 않는다.
(※. 고장전류 배수는 6%직렬리액터 설치로 계산한다.)
4. 대책.
1). 고조파 및 돌입전류 영향을 줄이기 위해 콘덴서용 직렬리액터를 설치한다.
2). 100kvar – 5대 콘덴서를 500kvar(167k-3)뱅크로 묶어 콘덴서 1대 고장시 O C R 이 동작되도록 조치한다.
3). 콘덴서 전용의 보호장치 N V S를 적용 콘덴서 용량변화율 82.59%에서 차단기가 동작되도록 한다.
5. 설치.
