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보호계전기

중성점 접지방식의 선정

중성점 접지방식의 선정

1. 수전전압의 결정

수전전압의 결정은 수전용량에 따라서 한국전력공사 전기공급약관에 의하여 결정한다.

[표] 한전 전기공급약관(2010년 11월 개정)

계약전력 [kW]공급전압
500 미만교류 단상 220[V] 또는 교류 3상 380[V] 중 한전이 적당하다고 결정한 한 가지 공급방식 및 공급전압
500~10,000교류 3상 22,900[V]
10,000~400,000교류 3상 154,000[V]
400,000 초과교류 3상 345,000[V] 이상

* 신설 또는 증설 후 “계약전력이 40,000[kW] 이하”로서 인근 변전소의 주변압기 공급능력에 여유가 있고, 전력계통의 보호협조, 선로구성 및 계량방법에 문제가 없는 경우에는 세칙에서 정하는 바에 따라 22,900[V]로 공급할 수 있다.

* 신설 또는 증설 후 계약전력이 400,000[kW]를 초과하는 고객으로서 전력계통의 공급능력, 보호협조, 선로구성 및 계량방법에 문제가 없는 경우에는 세칙에서 정하는 바에 따라 154,000[V]로도 공급할 수 있다.

* 고압 이상으로 공급을 받아야 하는 아파트 고객이 저압공급을 희망하고 개폐기, 변압기 등 한전의 공급설비 설치장소를 무상으로 제공할 경우에 저압으로 공급할 수 있다.

※ 전기공급약관

전기사업법에 의거 전기의 공급자인 일반전기사업자(한전)와 전기의 사용 고객간에 전기사용에 관한 권리와 의무를 정해놓은 것을 말한다.

※ 계약전력(계약상 사용할 수 있는 최대전력)의 결정 기준

1) 사용설비 용량을 기준으로 산정하는 방법

2) 변압기 용량을 기준으로 산정하는 방법

2. 변전설비

1) 1단 강압방식(특고압  저압) : 1,000[kW]이하 소규모 설비

2) 2단 강압방식(특고압  고압  저압) : 중대형 용량 설비

3. 변압기 뱅크 수

빌딩에서 냉방부하 용량은 전부하 용량에 대한 비율이 대단히 높고, 낮과 밤의 부하변동이 아주 심하다는 부하특성 때문에 다음과 같은 기준을 적용한다.

1) 1,500kVA 이하: 1뱅크로 구성이 적당함

2) 1,500kVA~3,000kVA: 1~2뱅크로 구성이 적당함

냉방용 부하가 전부하의 50% 정도인 경우가 많으므로 냉방기간 이외에는 운전손실을 절감하기 위하여 2뱅크로 구성하는 것이 바람직하다.

3) 3,000kVA 이상: 2뱅크 구성이 적당함

4. 중성점 접지방식

중성점 접지방식

1) 직접접지 방식

(1) 이상전압이 낮기 때문에 저감절연을 통해 절연비의 저감에 효과적인 방식이다.

 1선지락시 건전상 대지전위(1.3배), 간헐적 아크지락에 의한 이상전압 등

(2) 지락전류가 가장 크게 나타나는 접지방식이다.

 차단용량 증대, 통신선 유도장해 증가, 전력기기의 열적, 기계적 강도 향상

(3) 지락사고 보호가 용이하다.

 보호계전기에 의한 지락사고의 신속한 검출, 확실한 동작으로 신뢰성 확보

(4) 지락고장시 건전한 피더에 순간 전압강하(5~10%) 발생

(5) 과도 안정도가 저하된다.

2) 비접지 방식

(1) 이상전압이 크게 발생하여 절연에 불리하다.

 1선지락시 건전상 대지전위(1.73배), 다중 아크지락에 의한 이상전압(6~8배), PT의 자화리액턴스와 대지 정전용량과의 직렬공진(철공진) 등

(2) 1선지락전류가 대부분 대지정전용량에 의한 충전전류로 매우 작다.

 통신선 유도장해 저감, 시스템에 영향이 적음

(3) 1선지락 고장시에도 중단없이 부하에 전력공급이 가능하다.

(4) 기기의 절연파괴에 따른 지락시 인체의 감전으로부터 보다 안전한 방식이다.

3) 고저항 접지방식

(1) 이상전압과 지락전류의 검출이라는 관점에서 적절한 저항값을 선정한다.

(2) 저항값의 산정은 유효접지 전류가 총 충전전류보다 같거나 크도록 선정한다.

※ 1선지락시 대칭분 등가회로

1선지락시 대칭분 등가회로

[1선지락 회로 모델링] [대칭분 등가회로]

1) 정상분 등가회로

정상분 리액턴스는 발전기, 변압기, 선로의 리액턴스가 포함된 XL1과 대지 정전용량 및 선간 상호 정전용량 성분인 Xc1이 병렬로 구성된 것으로 XL1≪Xc1이므로 XL1만을 정상분 리액턴스로 취급한다. 발전기는 정상분의 유기 기전력만 발생한다.

2) 역상분 등가회로

정상분 리액턴스는 발전기, 변압기, 선로의 리액턴스가 포함된 XL1과 대지 정전용량 및 선간 상호 정전용량 성분인 Xc2가 병렬로 구성된 것으로 XL2≪Xc2이므로 XL2만을 정상분 리액턴스로 취급한다.

3) 영상분 등가회로

정상분 리액턴스는 발전기, 변압기, 선로의 리액턴스(XL0), 중성점 저항(RN), 지락점 저항(Rg)과 대지 정전용량 Xc0가 병렬로 구성된 것이다.

중성점 직접접지 (RN=0)->대지정전 용량 성분 무시한 등가회로
비접지(RN=∞)->XL0와 XC0가 병렬된 등가회로

\[X_{L0}-j\omega L, X_C0=\frac{1}{j\omega C}\] \[X_0=\frac{j\omega L\times(\frac{1}{j\omega C})}{j\omega L-j(\frac{1}{\omega C})}=\frac{L/C}{j(\omega L-\frac{1}{\omega C})}\] \[=-j\frac{L/C}{(\omega L-\frac{1}{\omega C})}\]

분자는 양수, 분모는 정전용량이 매우 증가하는 경우에 양수가 될 수 있으므로 합성 영상분 리액턴스(X0)는 음수가 될 수 있다.

\[일반적인경우:\omega L\lt\lt\frac{1}{\omega C}\] \[정전용량이 매우 큰 경우 : \omega L \gt \frac{1}{\omega C}\]

※ 요소별 대칭분 임피던스의 크기관계

1) 변압기

변압기는 누설리액턴스로 정상, 역상, 영상 임피턴스가 모두 동일하게 작용

 영상분=정상분=역상분

2) 송전선로, 배전선로

선로에서 영상분은 대지를 포함하므로 영상분 임피던스가 가장 큰 값

 영상분>정상분=역상분

3) 회전기: 회전기에서는 영상분이 가장 작게 나타남

 정상분>역상분>영상분

※ 1선 지락시 대지전압 상승

1선 지락시 대지전압 상승

유효접지

\[0\le \frac{X_0}{X_1}\le 3\ \& \frac{R_0}{X_1}\le 1\]\[\frac{X_0}{X_1}:항상양수,\frac{R_0}{X_1}:접지저항작을수록 유리함\]

비접지

\[\frac{X_0}{X_1}가 음수의 경우 가능함\]

※ 충전전류에 따른 접지방식 선정

 이상전압을 적절한 값으로 억제하기 위해 유효접지 전류가 충전전류보다 같거나 큰 값이 되도록 접지한다.

[표] 6.6kV 계통에서 접지방식 선정의 예

충전 전류(Ic)유효 접지전류(In)접지방식저항값비고
Ic<500mA380 mAGPT25 ΩGPT 접지
500mA<Ic<1A1 A접지 콘덴서충전전류 보상
1A<Ic<10A10 ANGR380 Ω중성점 저항접지
10A<Ic100~400 ANGR38~10 Ω중성점 저항접지
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