보호계전기 이론과 실습(GIPAM 3000) (전력 계통의 이해)

현대 사회의 전력 계통은 기술의 발달과 함께 점점 더 복잡해지고 있다. 과거에는 대규모 발전소에서 전력을 생산하여 송전, 배전하는 단순한 구조를 가졌지만, 오늘날의 전력 계통은 여러 형태의 발전원과 다양한 송배전 네트워크로 이루어져 있다. 특히 재생 에너지의 확산으로 인해 태양광, 풍력, ESS(에너지 저장 시스템) 등 다양한 분산형 전원이 계통에 연결되면서 그 복잡성이 더욱 증가하고 있다. 이러한 복잡성은 계통의 안정성, 신뢰성, 효율성에 큰 영향을 미치며, 전력 품질 유지와 사고 발생 시 빠른 복구가 중요한 과제로 떠오르고 있다.
또한, 스마트 그리드(Smart Grid)의 도입으로 전력 계통은 실시간 데이터 수집과 제어를 통해 에너지 효율을 최적화하고 있는데, 이 과정에서 수많은 센서, 통신 장치, 제어 시스템이 연계되며 계통의 복잡성이 더해졌다. 더불어 전기차 보급 확대에 따라 충전 인프라가 대규모로 확장됨에 따라 전력 소비 패턴의 변화도 계통 운영에 새로운 변수를 추가하고 있다.
이처럼 복잡해진 전력 계통을 안정적으로 운영하고 사고를 최소화하기 위해서는 보호계전기의 역할이 매우 중요하다. 보호계전기는 계통 내에서 발생할 수 있는 과부하, 단락, 지락 등의 사고를 실시간으로 감지하여 적절한 대응을 하도록 돕는 핵심 장치로 전기 전공자는 계통 보호의 중요성을 잘 알고 있으므로 그 기초적인 지식을 습득함으로서 산업 현장에서 큰 도움이 될 것이다.
본 교재는 전기 설비의 핵심 장치인 수배 전반과 핵심 보호 장치인 보호계전기 관련 이론을 바탕으로 한 실습 위주의 내용을 집필한 것이다. 내용은 2년제 및 4년제 대학, 전문 직업 훈련 향상 과정 등에서 공부하는 사람들에게 적합하도록 하였다.
보호계전기는 LS산전의 GIPAM 3000 기종을 선택하였고, 3 Phase Power Generator 프로그램을 활용해 임의의 고장 상태를 시뮬레이션할 수 있도록 하였다.
본 교재는 제1부에서 전력 계통 및 전기 도면에 대한 이해 그리고 배전반에 대한 이론적 배경을 설명하였고, 제2부에서 보호계전기 실습 장치 사용법과 그 실습으로 나누어 실습 위주로 구성하였다.
제1부의 상세 내용으로 제1장은 전력 계통에 대한 이해, 제2장은 전기 도면 해석에 필요한 지식 위주, 제3장은 유도화 및 전자화 배전반의 특징 및 차이점 비교를 통한 개념 이해에 중점을 두었다.
제2부는 전력 보호계전기 실습 장치의 가장 핵심 부품인 보호계전기 장치에 대한 설명 및 해당 장치를 활용한 현장의 제어 실무에 적용할 수 있도록 실습을 구성하여, 응용 분야를 다룰 수 있는 능력을 배양할 수 있도록 하였다.