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중성점 접지방식

중성점 접지방식

중성점 접지방식 중 직접접지방식과 저항접지방식, 비접지 방식에 따른 다음 각 사항을 비교 설명하시오.
⑴ 지락시 건전상 전압
⑵ 지락전류의 크기
⑶ 설비의 절연강도
⑷ 지락시의 유도장해
⑸ 지락보호계전방식
⑹ 지락시의 안정도

변압기 중성점 접지방식의 종류별로 특성과 장·단점을 설명하시오.

중성점 직접접지의 목적

1) 이상전압의 저감
① 1선 지락시 건전상 전위상승 억제
② 개폐서지에 의한 과전압 억제
③ 간헐 아크 고장시 과전압 억제

2) 절연레벨의 저감으로 경제성 확보

3) 계통의 신뢰성 확보: 지락고장의 확실한 검출을 통한 신속한 고장제거

중성점 접지방식의 종류 및 특징

변압기의 중성점과 대지와의 접지하는 방식에 따라서, 직접접지, 저저항, 고저항 접지, 비접지 방식으로 나뉜다.

중성점접지

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.

비접지 방식

(1) 이상전압이 크게 발생하여 절연에 불리하다.
▶ 1선지락시 건전상 대지전위(1.73배), 아크지락에 의한 이상전압(6~8배) 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.

저항 접지방식

(1) 이상전압 크기와 지락전류의 검출이라는 관점에서 적절한 저항값을 선정한다.

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

※ 접지방식에 따른 1선지락시 건전상 대지전위 상승

건전상대지전위상승

[표] 중성점 접지방식별 특징

중성점 접지방식별 특징

직접 접지방식의 장점

이상전압의 저감

1선 지락고장시 건전상의 대지전위 상승이 1.3배 이하로 제한되며, 아크 지락 및 개폐서지에 의한 이상전압의 레벨이 낮음

절연레벨의 저감

1항으로 인하여 정격전압이 낮은 피뢰기의 채용이 가능하므로, 전력기기의 절연레벨을 낮추는 저감절연을 적용할 수 있으며, 변압기에서는 단절연이 가능하므로 절연비용이 매우 절감된다.

보호계전기의 신뢰성

1선 지락전류가 커서 보호계전기의 동작이 확실하여 신속한 고장제거가 가능

직접 접지방식의 단점

유도장해

지락시 기유도전류(영상전류)가 매우 커서 통신선 유도장애가 크다. 그러므로 차폐선을 설치하여 유도장애를 경감시키고, 고속차단을 통해서 영향을 최소화해야 한다.

과도안정도 저하

고장전류가 커서 과도 안정도가 나쁘다.

지락전류의 증가

기기에 대한 기계적인 충격이 크다. 특히, 변압기

차단기가 대전류 차단의 기회가 많음

차단기 접점의 손상이 심해 수명이 단축

과도 안정도

계통에 접속되어 있는 모든 발전기가 동기속도하고 있는 상태에서 급격한 외란(부하나 발전력의 급변이나, 계통의 사고 등)이 발생된 경우, 계통내의 발전기가 동기탈조를 일으키지 않고 동기운전을 계속할 수 있는가를 나타내는 척도이다.

과도 안정도는 외란이후 2~3초 이내에 안정도가 결정된다.

발전기(회전체) 운동방정식과 전력 조류방정식

\[\frac{d^2\delta}{d^2t}=\frac{\omega}{M}(P_m-P_e)\] \[P_e=\frac{V_sV_r}{X}\sin\delta\]
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