단선도는 아마도 가장 필수적인 도면이지만 변전소에서 가장 자주 무시되는 도면이기도 합니다. 건설 도면으로 기능하지 않으며 축척에 맞춰 그려지지 않지만, 편리하게도 3상 중 2상을 숨깁니다. 그럼에도 불구하고 모든 단락 연구, 모든 보호 설정, 모든 스위치기어 로그 및 모든 아크 플래시 라벨은 단선도로 거슬러 올라갑니다. 이를 업데이트하는 데 있어 실수나 지연이 발생하면 모든 관련 문서에서 후속적인 실수로 이어집니다.
단선도는 실제로 변전소에서 가장 중요하지만 종종 무시되는 도면입니다. 이는 건설 도면이 아니며 축척에 맞춰 제작되지 않지만, 쉽게 3상 중 2상을 숨깁니다. 이러한 사실에도 불구하고 모든 단락 연구, 보호 설정, 스위치기어 로그 및 아크 플래시 라벨은 단선도로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 업데이트와 관련된 오류 및 누락은 모든 관련 문서에서도 실수로 이어질 수 있습니다.
SLD란 무엇이며, 무엇이 아닌가
단선도(SLD)라고도 알려진 단선도는 3상 전력 시스템이 각 전기 전력 연결에 대해 하나의 선으로 표현되는 도면입니다. 전기 기계는 두 상에 대해 동일한 방식으로 제작되기 때문에, 하나의 상뿐만 아니라 동시에 모든 세 상에 대해 하나의 구성을 사용할 수 있습니다. SLD에서 사용되는 기호는 SLD의 각 지점에서 어떤 기계 업그레이드가 사용되는지를 결정합니다. 유연성을 위해 SLD는 여러 가지 규칙을 준수합니다. 북미에서는 IEEE 표준 315를 통해 구성된 기호를 사용하는 것을 의미하며, 세계의 다른 지역에서는 IEC 60617 기호의 사용이 권장됩니다.
장치는 SLD에서의 위치로 표현되며, 전기 설치의 우선 순위는 다른 유형의 도면에서 나타납니다. 이는 두 가지 배열을 모두 표시할 수 없는 경우 전기 배열이 표시된다는 것을 의미합니다.
단선도가 연구 도구로서와 건설 문서로서의 구분은 중요합니다. 미국의 관행은 대부분의 IEC 시장보다 두 가지 사이에 더 확고한 경계를 그립니다. 미국 유틸리티 및 산업 관행에서의 단선도 설명합니다.
모든 SLD가 보여야 할 것
SLD는 모든 필수 세부 사항을 포함해야만 완전합니다. 어떤 것도 빠뜨리면 SLD가 설계된 연구와 함께 기능하는 목적을 수행할 수 없습니다:
- 버스: 이름 또는 번호와 정격 전압을 포함합니다. 표현은 두꺼운 선으로 보입니다.
- 변압기: 정격 전력 및 전압, 퍼센트로 된 임피던스, 연결(델타 또는 와이), 접지 및 탭 범위와 권선의 유사성이 필요합니다.
- 발전기: 제공해야 할 정보에는 정격 전력, 단자 전압, 역률, 리액턴스 및 중성 접지가 포함됩니다.
- 선 및 케이블: 길이, 도체 또는 케이블 유형 및 임피던스.
- 스위칭 장치: 회로 차단기, 분리기 및 퓨즈 스위치와 그들의 정격 및 위치.
- 계측 변압기, 전류 및 전압 변압기의 비율과 이 변압기가 공급하는 릴레이의 기능.
- 부하 및 기계: 정격 전력, 역률, 대형 모터의 경우 시작에 대한 초기 데이터.
- 보상: Mvars 정격을 가진 커패시터 뱅크 및 리액터.
이 목록은 SLD를 단위 임피던스 방식으로 변환하는 이유이기도 하다. 모든 구성 요소는 선택된 시스템 기준에 따라 단위 기반의 동등한 것으로 대체되며, 결과 시스템은 부하 흐름 또는 단락 회로 소프트웨어가 해결할 것이다.
기호 읽기
기본을 익힌 후 시각적 언어에 맞추는 것은 간단한 작업이다. 회전 중인 기계는 G는 발전기를, M은 모터를 나타내는 기호가 있는 원으로 나타난다. 두 개의 코일이 있는 변압기는 두 개의 감긴 원으로 나타나며, 북미의 여러 도면에서는 델타 또는 와이 기호와 함께 반대 방향으로 감긴 두 개의 기호로 나타난다. 버스바는 두꺼운 선으로 나타나며, 그 주위에 나가는 회로를 나타내는 더 가벼운 선들이 있다. 회로 차단기는 ANSI 전통에서 작은 정사각형으로 나타나며, IEC 도면에서는 특정 단어가 있는 계약 기호로 묘사될 수 있다. 분리기는 회로 차단기와 달리 작업을 위해 등급이 매겨지지 않기 때문에 열린 블레이드처럼 작동하며 일반적으로 에너지가 없을 때 사용된다. 퓨즈는 도면 선에서 지그재그 또는 직사각형으로 나타난다.
SLD를 처음 읽을 때 항상 잘못되는 첫 번째 사항은 서로 가까이 있는 두 장치를 혼동하는 것이다. 직렬로 연결된 회로 차단기와 분리기는 비슷하게 보일 수 있지만 완전히 다른 서비스를 제공한다: 회로 차단기는 실제로 단락을 차단하는 반면, 분리기는 가시적인 격리를 제공한다. 하나를 다른 것으로 혼동하는 유지보수 관행이 사고의 주요 원인이다.
장치 번호 및 IEC 61850 동등물
전류 변압기 옆의 작은 원 안에 있는 숫자는 어떤 키를 참조하기 전에 이러한 보호 기능을 나타낸다. IEEE C37.2-2022에 따라 95개의 장치 기능 번호와 22개의 약어가 유효하며, 일반적으로 다음과 같은 번호를 접하게 된다:
- 52 — AC 회로 차단기 (릴레이 자체는 제외됨)
- 50 / 51 — 순간 과전류 / 시간 과전류
- 87 / 87T / 87B — 차동 보호, 변압기 차동 보호, 버스 차동 보호
- 27 / 59 — 저전압 / 고전압
- 25 — 동기 확인
- 79 — 자동 재폐쇄
- 86 — 서비스 중지 릴레이
숫자 끝의 문자들은 특정 형태로 기능을 좁히며, 예를 들어 51P-1은 위상 시간 과전류 기능의 첫 번째 단계입니다. IEC는 동일한 기능에 대해 서로 다른 명칭을 사용합니다. 예를 들어, IEC 60617은 과전류를 위해 I>와 같은 간단한 기호를 사용합니다. IEC 61850은 각 기능을 논리 노드의 인스턴스로 정의하며, 예를 들어 PTOC는 시간 과전류를 나타냅니다. 릴레이 제조업체는 세 가지 명칭을 모두 사용하여 고객이 세 가지 표준 중 어느 것을 사용하든 릴레이의 정의를 찾을 수 있도록 합니다. 예를 들어, ABB REF615 피더 릴레이의 매뉴얼은 IEC 61850에 따라 PHLPTOC, IEC 60617에 따라 3I>, IEC-ANSI에 따라 51P-1의 명칭을 부여합니다.
그림에서는 변압기의 2차 회로만 단순화된 형태로 표시되며, 즉 전압의 극성만 그려지고 반환 경로는 생략됩니다. 이는 회로를 읽기 쉽게 만듭니다. 이러한 회로에 연결된 장치들 — 릴레이, 계량기, 변환기 — 는 원형으로 표시됩니다. 이러한 규칙을 끝까지 따르는 설치는 10 kV 실내 전류 변압기에서 릴레이 회로로 이어지고, 릴레이 패널에 연결되는 현장은 SLD가 수십 년 동안 유용하게 유지되는 장소입니다. 변전소에 실제로 필요한 세 가지 도면.
표준 시스템은 특정 목적을 위해 만들어진 수많은 단선도를 생성할 수 있으며, 이를 혼합하면 심각한 복잡성을 초래합니다:
연구 도면은 부하 흐름 또는 단락 소프트웨어를 통해 해결하기 위해 변전소를 버스와 그 사이의 링크로 축소하여 보여줍니다.
- 운영 도면은 모든 차단기와 절연기를 노드-차단기 구성으로 묘사하며, 운영자는 어떤 차단기가 어떤 셀에 전원을 공급하는지 이해해야 하며, 모든 장치가 기본 모드에 있는 것이 일반적이므로 일반적으로 열려 있는 버스 결합을 쉽게 식별할 수 있습니다.
- 보호 도면은 CT 및 VT 위치와 함께 그들이 수행하는 릴레이 기능 및 어떤 릴레이가 차단하는 차단기를 보여줍니다.
- 단선도에서 명확하게 표시할 수 없는 상황 — 전류 변압기의 극성, 측정 장치의 연결 — 에서는 중성 및 세 가지 위상을 모두 보여주는 삼선도가 사용되며, 이는 다소 예외적이며 일반적인 관행이 아닙니다.
버스바 배치 및 그것이 알려주는 것.
전력 시스템의 도식적 표현에서 버스바의 설계는 그 효율성과 가격을 반영합니다. 따라서 숙련된 전문가는 일반적으로 가장 먼저 고려하는 사항입니다:
단일 버스 – 가장 간단하고 저렴한 솔루션입니다. 버스바의 고장이나 수리는 버스 중단 및 해당 버스바에 연결된 전체 회로의 정지를 초래합니다. 이 설계는 소규모 배전소에 잘 작동하지만, 더 중요한 전력 공급의 경우에는 용납될 수 없습니다.
- 단일 버스 - 가장 간단하고 저렴한 솔루션입니다. 버스바의 고장이나 수리는 해당 버스바에 연결된 전체 회로의 버스 중단 및 정지로 이어집니다. 이 설계는 소규모 배전소에는 잘 작동하지만, 더 중요한 전력 공급의 경우에는 용납될 수 없습니다.
- 더블 버스 – 단일 또는 이중 차단기. 두 번째 버스바 설치는 부하 전송에 도움을 주며, 이중 차단기 방식은 버스를 중단하지 않고도 버스바에서 작업할 수 있게 해주지만, 비용이 증가합니다.
- 링 버스 – 모든 회로가 양쪽에서 전기를 공급받는 원형 버스 시스템의 배열입니다. 이 경우, 회로 차단기의 중단은 쉽게 수리할 수 있습니다.
- 브레이커 앤 어 하프 – 두 개의 회로에 대해 세 개의 회로 차단기가 있어, 버스나 차단기가 고장 나더라도 모든 부하가 계속 전력을 공급받을 수 있습니다. 이는 중요한 전기 시스템에 대한 표준 솔루션입니다.
- 메인 및 전환 버스바 – 추가 버스바와 전환 회로 차단기가 포함되어 있어, 라인이 켜져 있는 동안 회로 차단기를 끌 수 있습니다.
버스바 구성을 검토하는 것은 시스템의 중단 저항성을 결정하는 가장 빠른 방법이며, 이는 유사한 변전소 간의 비용 차이를 설명합니다. 더 넓은 장비 질문 — 완전한 변전소가 필요로 하는 것과 그 비용 — 는 이 리뷰에서 다루어집니다. 국제 구매자를 위한 완전한 변전소 패키지에 실제로 포함되는 내용.
베이, 스위치기어 및 다이어그램의 경계
SLD는 수신선 베이, 변압기 베이, 버스 커플러 또는 버스 섹션 베이, 피더 베이, 그리고 커패시터 또는 리액터 베이를 포함한 다양한 카테고리의 베이를 가지고 있습니다. 각 베이는 자체 차단기 및 단락기, VT, CT 및 접지 스위치를 갖춘 유닛이며, 페이지에서 SLD의 위치에 따라 각 베이는 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 읽힙니다.
SLD에 베이에 통합된 기호로 나타나는 것은 실제 장비의 상당한 양을 나타냅니다. 중전압 공기 절연 스위치기어 응용 프로그램의 대부분의 경우, 베이는 금속으로 둘러싸인 철회 가능한 유닛처럼 보이며, 기호의 물리적 배치는 도식적 표현과 사양에 지정된 실제 장비 간의 차이를 만듭니다. 12 kV 철회 가능한 금속 밀폐형 스위치기어 조립체 일반적인 단일 버스 또는 이중 버스 SLD 베이가 현장에서 해결되는 하드웨어입니다. 도면상의 두 베이는 실제로는 하나의 인클로저입니다.
GIS 및 IEC 61850: 도면을 변화시키는 두 가지 요소
지난 10년 동안 SLD가 제작되는 방식이 두 가지로 변화했습니다.
첫 번째는 가스 절연 스위치기어의 출현입니다. 장비가 개방된 곳에 위치하기 때문에 AIS에서는 차단기, 단락기 및 접지 스위치가 도면에 별도로 그려지지만, GIS 베이는 모든 장비가 밀폐된 인클로저에 있기 때문에 일반적으로 단일 블록으로 표현됩니다. AIS 원칙에 따라 GIS 레이아웃을 보여주는 도면을 우연히 발견하게 된다면, 그것은 유산 도면이거나 단순한 실수입니다.
두 번째 발전은 IEC 61850 및 프로세스 버스입니다. 병합 유닛의 경우, 아날로그 신호는 디지털화되어 섬유를 통해 전송되며, 물리적 연결은 지능형 전자 장치(IED)가 어떤 아날로그 입력을 사용하고 있는지를 나타내지 않습니다. CT와 릴레이 입력의 직접적인 상관관계는 시스템이 사용할 수 있는 데이터 세트가 됩니다.
IEC 61850은 기계 판독 가능한 도면의 생성도 허용했습니다. 단선도는 이제 IEC 61850-6에서 지정된 변전소 구성 언어에 따라 데이터 형태로 SLD 및 그 구성 요소를 설명할 수 있기 때문에 데이터로 변환되었습니다.
SLD 준비 방법
현실적으로 말하자면: 이 과정은 지루하며 순서가 중요합니다:
- 프로젝트 한계를 설정합니다. 에너지의 출처와 도면의 끝점을 지정합니다. 그 후에는 아무도 귀하의 결론에 반대하지 않을 것입니다.
- 사용된 출처에 대한 정보를 수집합니다. 여기에는 고장 수준, 연결 지점, 임피던스, 사용된 변압기에 대한 정보(탭 범위 및 벡터 그룹 포함), 연결에 사용된 CT 및 VT에 대한 정보가 포함됩니다.
- 출처를 상단에 두고 하중을 하단에 두어 도면을 수직으로 배치합니다.
- 스위치를 배치합니다. 열린 스위치는 메모에 묻히지 않고 연결로 표시해야 합니다.
- 전기 다이어그램에 장치를 추가합니다. CT 및 VT 위치, 장치 수 또는 IEC 61850 이름 및 트립 매트릭스를 포함합니다.
- 전력 등급을 기록합니다. 매개변수 없이 회로 차단기는 의미가 없습니다.
- 실제 연구와 데이터를 다시 확인하고 SLD와 비교합니다. 일치하지 않으면 결론이 잘못되었거나 연구 자체가 잘못되었다는 의미입니다.
- 수정 박스가 있는 통제 문서처럼 인쇄합니다. 통제가 없는 SLD는 1년 이내에 유효하고 신뢰할 수 없게 됩니다.
왜 오래된 SLD가 없는 SLD보다 더 나쁜가
구식 다이어그램을 기반으로 한 설계는 신뢰할 수 없는 잘못된 결과를 제공합니다. 모든 회로 연구 및 아크 플래시 계산은 일선 다이어그램에서 시작되며, 이 다이어그램은 모든 아크 플래시 보고서의 일부이며 작업 현장에 중요합니다. 이는 구식 다이어그램이 장비 등급, PPE 유형 및 보호 장치 설정으로 직접 변환된다는 것을 의미합니다. 문제는 “우리가 모른다”가 아니라 “우리가 알고 있다고 생각하지만 숫자가 잘못되었다”입니다.
그래서 일선 다이어그램은 두 번 돈을 벌게 됩니다 — 첫째, 장비가 설계될 때, 둘째, 누군가 장비를 사용할 때. 일선 다이어그램을 업데이트하는 것은 엔지니어링이 아닌 정리 작업이 필요한 일이며, 보통 잊어버리기 쉬운 첫 번째 일입니다.
자주 묻는 질문
변전소 SLD란 무엇인가?
변전소의 SLD는 전력 시스템 장비의 전기 연결 및 절연을 표시하는 알파벳 다이어그램을 의미합니다. 다이어그램의 모든 삼상 회로는 하나의 단일 선으로 표현됩니다. 다이어그램의 각 장치는 유형을 지정하는 숫자와 함께 상징적 언어로 표시됩니다.
전기에서 SLD의 의미는 무엇인가?
단선 다이어그램은 종종 일선 다이어그램 또는 유니파일 다이어그램이라고 불리며, 전력 장비의 세 가지 상을 단일 선으로 표현하는 데서 이름을 얻습니다. IEC 시장에서는 도면 규칙이 IEC 61082-1에서 파생되며, 기호는 각각 IEC 60617 또는 북미의 IEEE Std 315에서 가져옵니다.
건설에서 SLD란 무엇인가?
건설 응용 프로그램에서 단선 다이어그램은 전기 범위를 정의하는 문서입니다: 어떤 피더가 사용 가능한지, 무엇이 그것을 관리하는지, 어떤 값이 사용되는지. 계약자는 스위치기어 및 케이블 일정의 가격 책정에 이를 사용하며, 커미셔닝 팀은 스위칭 프로그램을 설정하고 제공된 장비가 설계와 일치하는지 확인하는 데 사용합니다.
SLD를 준비하는 방법은 무엇인가?
건설 작업에서 단선 다이어그램은 무엇이 전원이 공급되고 있는지, 무엇이 그것을 공급하고 있는지, 그리고 어떻게 공급되고 있는지에 대한 정보를 제공합니다. 계약자는 스위치기어 및 케이블 일정의 가격 책정 시 이 문서를 활용하며, 커미셔닝 팀은 스위칭 프로그램을 설정하고 제공된 장비가 설계와 일치하는지 확인하는 데 이를 따릅니다.
참고 문헌
- 전기 공학 포털 — 변전소 단선 다이어그램 및 IEC 61850 프로세스 버스 이해
- SEL (Schweitzer Engineering Laboratories) — 보호 응용 프로그램 가이드 및 장치 기능 번호 매기기 실무
- Hitachi Energy — 변전소 자동화, IEC 61850 시스템 및 개폐기 포트폴리오 문서
- Siemens Energy — 고전압 변전소 및 디지털 변전소 참조 자료
- GE Vernova — 보호 계획 및 변전소 설계에 대한 그리드 솔루션 문서
- Mitsubishi Electric — 전력 분배 및 변전소 장비 기술 출판물
- NFPA — 아크 플래시 문서화를 위한 최신 단선도(NFPA 70E) 요구 사항
- 국제 전기 기술 위원회 — IEC 61082-1, IEC 60617, IEC 81346 및 IEC 61850-6
결론
변전소의 단선도는 기능이 큰 다소 작은 도면입니다. 연결을 명시하고, 어떤 릴레이가 어떤 차단기를 작동시키는지, 어떤 정격이 적용되는지를 지정하며, 정확하고 최신 상태여야 하는 것에 많은 의존성이 있습니다: 고장 연구에서 운영 계획까지 모든 것이 이에 의존합니다. 있는 그대로 읽고, 장치에 할당된 숫자에 주의하며, 수정은 도면의 일부로 간주하고 추가 사항이 아닙니다. 리트로핏 및 확장 작업의 경우, 첫 번째 현장 조사에서 동일한 규율이 적용되며, 이는 기존 배열에서 시작하는 유틸리티 그리드 변전소 업그레이드 프로젝트의 접근 방식입니다. 변전소의 SLD.