단락전류 (계산법 종류)*

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고장(단락전류 지락전류)

단락전류 기본이론
단락전류 종류
단락전류 계산법 종류
수변전설비 단락용량 경감대책
계통연계기
초전도 한류기

단락전류 계산 FLOW
A점과 B점의 단락전류 계산
3상단락전류 및 단락용량
단락전류 계산(전동기)
단락용량 계산(분산전원)
3상단락고장(한류리액터)
1선지락전류와 3상단락전류계산
2선 단락고장과 3상 단락사고의 비 계산
1선지락과 유효접지

목차(단락전류 계산법 종류)

1️⃣대칭고장계산법

(임피던스법)

1)옴법(Ohm’s law)

  • 옴의 법칙은 단락전원으로부터 고장점까지의 기기, 선로 등의 각 부분의 임피던스를 Ω갑으로 환산하여 제작
  • 회로 중 변압기가 있으면 기준전압으로 환산해야 하는 불편이 있음
\[I_s=\frac{E}{Z}=\frac{E}{Z_G+Z_T+Z_L}[A]\]

2)%임피던스법🌐

기기, 선로 등의 각 임피던스를 기준용량, 기준전압에 대한 임피던스로 환산옴의 법칙을 적용하여 계산 → 일반적으로 사용

\[\%Z=\frac{I_nZ}{E}\times 100[\%]\] \[I_s=\frac{E}{Z}=\frac{E}{\frac{\%ZE}{100I_n}}=\frac{100}{\%Z}\times I_n\]

3)단위법

  • %Z값을 한 PerUnit 임피던스로 표시한 것
  • 전압, 전류, 전력 등에 어떤 기준량을 정하고 그 기준전압 또는 기준전류에 몇 배인가를 표시하는 방법
\[Z_{[PU]}=\frac{\%Z}{100}=\frac{Z[\Omega]}{Z_{base}[\Omega]}\] \[I_s=\frac{기준[kVA]}{\sqrt3V[kV]Z_{[PU]}}[A]\]

2️⃣비대칭고장계산법

1)클라크좌표법

  • 3상 불평형 회로를 α, β, 0 회로로 분해하여 계산 후 합성하는 방식실무에서는 적용하지 않음
  • 계산방법
    • 각상전류의 합을 0회로전류라 부른다
    • a상에서 유출,b 및 c상으로 등분되어 돌아오는 전류를 α회로 전류라 한다
    • b상과c상 간을 환류하는 전류를 v회로 전류라 한다
    • 이 3가지 전류성분으로 각상 전류를 분해해서 3상 불평형의 전압, 전류의 해석을 하는 것을 말한다

2)대칭좌표법🌐

고장(단락전류 지락전류)

단락전류 기본이론
단락전류 종류
단락전류 계산법 종류
수변전설비 단락용량 경감대책
계통연계기
초전도 한류기

단락전류 계산 FLOW
A점과 B점의 단락전류 계산
3상단락전류 및 단락용량
단락전류 계산(전동기)
단락용량 계산(분산전원)
3상단락고장(한류리액터)
1선지락전류와 3상단락전류계산
2선 단락고장과 3상 단락사고의 비 계산
1선지락과 유효접지

목차(단락전류 계산법 종류)

💯기출문제

D01.단락전류 계산 시 사용되는 옴법, 퍼유닛 임피던스법, 퍼센트임피던스법에 대하여 간단히 설명하시오

1. 옴법 (Ohm’s Law Method)

  • 기본 원리: 옴의 법칙(V = I × R)을 직접 적용하여 단락전류를 계산하는 방법입니다.
  • 장점: 간단하고 직관적이며, 소규모 시스템에 적용하기 용이합니다.
  • 단점: 복잡한 전력 시스템에서는 회로의 임피던스를 정확하게 파악하기 어렵고, 계산이 복잡해질 수 있습니다.

2. 단위법 (Per Unit Method)

  • 기본 원리: 모든 전기량을 기준값(base value)에 대한 비율로 나타내어 계산하는 방법입니다.
  • 장점: 시스템의 크기나 전압 레벨에 상관없이 일관된 계산이 가능하며, 계산 과정이 간단해집니다.
  • 단점: 기준값을 설정해야 하는 번거로움이 있고, 물리적인 의미를 파악하기 어려울 수 있습니다.

3. 임피던스법 (Impedance Method)

  • 기본 원리: 회로의 임피던스를 이용하여 단락전류를 계산하는 방법입니다.
  • 장점: 회로의 복잡성을 고려할 수 있으며, 단락전류를 정확하게 예측할 수 있습니다.
  • 단점: 회로의 임피던스를 정확하게 모델링해야 하며, 계산이 복잡해질 수 있습니다.

4. 퍼센트 임피던스법 (Percent Impedance Method)

  • 기본 원리: 기기의 임피던스를 기준용량에 대한 백분율로 표시하여 계산하는 방법입니다.
  • 장점: 단위법과 유사하게 계산이 간단하며, 다양한 기기의 임피던스를 비교하기 용이합니다.
  • 단점: 기준용량을 설정해야 하며, 물리적인 의미를 파악하기 어려울 수 있습니다.

○D18 불평형 고장계산을 위한 대칭좌표법

대칭좌표법이란?

전력 시스템에서 발생하는 불평형 고장은 각 상의 전압과 전류가 서로 다르기 때문에 분석이 복잡합니다. 대칭좌표법은 이러한 불평형 고장을 해석하기 위해 고안된 방법으로, 불평형인 전압이나 전류를 정상분, 역상분, 영상분의 세 가지 대칭 성분으로 나누어 분석하는 방법입니다. 각 성분은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

  • 정상분: 3상이 평형을 이루는 성분으로, 정상적인 운전 상태에서와 같은 성분입니다.
  • 역상분: 정상분에 대해 위상이 반대인 성분으로, 불평형 고장 시에 발생하는 성분입니다.
  • 영상분: 모든 상에 동일한 크기와 위상으로 작용하는 성분으로, 주로 지락 고장 시에 발생하는 성분입니다.

대칭좌표법의 장점

  • 복잡한 불평형 고장을 단순화: 불평형 고장을 세 가지 대칭 성분으로 나누어 분석함으로써 문제를 단순화할 수 있습니다.
  • 각 성분별 해석: 각 성분별로 회로를 해석하여 고장의 원인과 결과를 파악할 수 있습니다.
  • 보호 계전기 설정: 보호 계전기의 설정 값을 정확하게 결정하는 데 활용할 수 있습니다.

대칭좌표법의 활용

  • 단락 고장 분석: 단상 지락 고장, 2상 지락 고장 등 다양한 단락 고장을 분석하여 고장 전류, 전압 등을 계산할 수 있습니다.
  • 계전기 동작 특성 분석: 보호 계전기의 동작 특성을 분석하여 오동작이나 미동작을 방지할 수 있습니다.
  • 계통 안정도 해석: 계통의 안정도를 평가하고, 고장 발생 시 계통의 동작을 예측할 수 있습니다.

대칭좌표법의 계산 과정

  1. 불평형 전압, 전류를 대칭 성분으로 분해: α, β 변환을 이용하여 불평형 전압, 전류를 정상분, 역상분, 영상분으로 분해합니다.
  2. 각 성분별 회로 해석: 각 성분별로 회로를 해석하여 전류, 전압을 계산합니다.
  3. 각 성분별 결과를 합성: 계산된 각 성분별 결과를 합성하여 실제 고장 상태에서의 전압, 전류를 구합니다.

대칭좌표법의 한계

  • 선형 시스템에 적용: 비선형 요소가 많은 시스템에는 직접 적용하기 어렵습니다.
  • 정확한 모델링 필요: 시스템을 정확하게 모델링해야 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.

●D20.선로에서 단락전류 계산방법을 대칭 단락전류와 비대칭 단락전류로 구분하여 설명하시오

1. 대칭 단락전류

  • 정의: 3상 전원에서 세 개의 상에 동일한 크기의 전류가 동일한 위상각으로 흐르는 상태를 말합니다. 즉, 3상 전류가 균형을 이루는 경우입니다.
  • 계산 방법:
    • %Z 임피던스법: 각 기기의 %Z 임피던스를 기준용량에 맞춰 환산하고, 이를 이용하여 단락점에서 본 총 임피던스를 계산합니다.
    • 단락전류 계산 공식:
      • 단상 단락전류: Is = E / Zs
      • 3상 단락전류: Is = √3 * E / Zs
      • (Is: 단락전류, E: 상전압, Zs: 단락점에서 본 총 임피던스)
  • 특징:
    • 계산이 비교적 간단하고, 대칭 조건 하에서 시스템의 동작을 분석하는 데 유용합니다.
    • 실제 시스템에서는 비대칭 조건이 더 많이 발생하기 때문에, 대칭 단락전류만으로는 정확한 분석이 어렵습니다.

2. 비대칭 단락전류

  • 정의: 3상 전원에서 세 개의 상에 흐르는 전류의 크기나 위상각이 서로 다른 상태를 말합니다.
  • 종류:
    • 1선 지락 단락: 한 개의 상이 지락되었을 때 발생하는 단락
    • 2선 단락: 두 개의 상이 단락되었을 때 발생하는 단락
    • 3상 단락: 세 개의 상이 동시에 단락되었을 때 발생하는 단락 (대칭 단락의 특수한 경우)
  • 계산 방법:
    • 대칭 성분법: 비대칭 전류를 정상 성분(positive sequence), 역상 성분(negative sequence), 영상 성분(zero sequence)의 세 가지 성분으로 분해하여 계산합니다. 각 성분에 대한 임피던스를 구하고, 이를 이용하여 단락전류를 계산합니다.
  • 특징:
    • 실제 시스템에서 발생하는 단락의 대부분은 비대칭 단락이므로, 정확한 분석을 위해서는 비대칭 단락전류를 계산해야 합니다.
    • 계산 과정이 복잡하며, 전력 계통 해석 프로그램을 사용하는 경우가 많습니다.

결론

단락전류 계산은 전력 시스템 설계 및 운영에 있어 매우 중요한 과정입니다. 대칭 단락전류는 간단한 계산으로 시스템의 기본적인 특성을 파악하는 데 유용하지만, 실제 시스템에서는 비대칭 단락이 더 많이 발생하므로 정확한 분석을 위해서는 비대칭 단락전류를 계산해야 합니다.

요약

종류특징계산 방법
대칭 단락전류3상 전류가 균형%Z 임피던스법, 단락전류 계산 공식
비대칭 단락전류3상 전류가 불균형대칭 성분법

고장(단락전류 지락전류)

단락전류 기본이론
단락전류 종류
단락전류 계산법 종류
수변전설비 단락용량 경감대책
계통연계기
초전도 한류기

단락전류 계산 FLOW
A점과 B점의 단락전류 계산
3상단락전류 및 단락용량
단락전류 계산(전동기)
단락용량 계산(분산전원)
3상단락고장(한류리액터)
1선지락전류와 3상단락전류계산
2선 단락고장과 3상 단락사고의 비 계산
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목차(단락전류 계산법 종류)

🌐V0929B24

단위법 퍼센트인피던스법

대칭좌표법


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