고장(단락 지락) BB
단락전류(기본이론)
→기여전류
→단락전류(종류)
단락전류(계산법 종류)
→대칭좌표법
단락용량 경감대책(수변전설비)
→계통연계기
→초전도 한류기
단락전류(계산)
→단락전류 계산(기본)
→1선지락전류 유효접지
→2선단락 3상단락
→3상단락(단락전류 단락용량)
→단락전류 계산(전동기)
→단락전류 계산(분산전원)
→단락전류 계산(한류리액터)
→단락전류 계산(1선지락전류 3상단락전류)
목차(단락전류 BBI*)
단락전류 기본이론
☑️단락전류계산목적(개보시씨 케계유) BBI
❓단락이란
회로가 설계한 선로로 전기가 흐르지않고 임피던스가 적은 다른경로로 흐르는현상
- 단락전류: 이로인해 설계전류보다 많은전류가흐르는데 이때의 전류
- 단락전압: 단락상태에서 정격전류가 흐를수있도록 낮춘 전압
- %Z: 단락전압을 정격전압으로나눈것을 %로 나타낸값
- 임피던스(Z): 저항과 리액턴스의 합을의미하는 값
- 단락상태에서 임피던스값은 상당히 낮은값
1️⃣단락전류(Is) 계산목적
☑️단락전류계산목적(개보시씨 케계유)#BBI
- 개폐기류(차단기등)의 차단용량 산출
- (보호)계전기의 형식 및 정정 계산
- 보호계전기의 한시탭
- CT선정, 보호계전기의 순시탭
- 케이블 배선 등의 굵기 결정
- 계통 안정성에 미치는 영향
- 유효접지 검토
- 기기의 (열적)기계적강도
- 타 회로에 미치는 단락 시의 전압강하
2️⃣%임피던스(%Z)
%임피던스는 임피던스의 값을 백분율 #A2
3️⃣기준MVA의 의미
- 전원 측에서 부하 측 또는 단락점으로 보낼수 있는 최대용량
- 발전소의 최대 변압기 용량이나 수전 측 최대변압기 용량으로 결정
- 대부분 전력회사 측에서 수용가 측에 보내는 용량으로 한국에서는 100[MV], 22[kV]급을 많이 사용
4️⃣차단기의 정격
차단기의 정격 #DO
1)정격전압(25kV)
2)정격전류
3)정격차단전류
4)정격차단용량
5️⃣전압의 종류
전압의 종류 #A2
1)표준전압
2)공칭전압 (22.9kV)
3)최고전압 (23.8kV)
4)정격전압 (25.8kV)
5)기준전압 (20.8kV)
6)기준충격절연강도(BIL)
6️⃣단락전류를 산출시 가정할 항목
- 2차 간선(Feeder) 단락 가정
- 3상 단락사고를 가정: 가장 큰 고장전류
- 무부하 가정: 3상 단락전류인 이상전류만 있다고 가정
- 변압기 %임피던스 값은 실제 값을 사용하고, 모를 때는 7.5[%]까지 가정하여 제시
- 동기전동기나 유도전동기를 사고 발생 시 정격운전 가정
- X/R비를 정확히 모를 때는 상대적으로 높은 값을 가정: X/R비가 클수록 과도현상이 커지고 단락전류가 커짐 일반적으로 154[kV]에서는 20, 22[kV]급에서는 4 정도를 예상
- 배전반이나 분전반의 모선 임피던스는 무시한다고 가정
- 모든 계산은 정확한 계산이 불가능하므로 약(About)을 전제
- 과도상태는Xd'(과도 리액턴스) 상태를 고려 : Xd”(초기 과도 리액턴스), Xd'(과도리액턴스), Xd(동기리액턴스)
- Xd’는 1/2~3사이클 이내
7️⃣기여전류
기여전류 #BBA
- 기여전류는 단락사고가 발생했을 때, 특정 전기기기나 시스템이 전체 단락 전류에 기여하는 전류량
- 단락점에서 흐르는 총 전류 중 해당 기기나 시스템이 얼마만큼의 전류를 공급하는지를 나타내는 값
8️⃣단락전류를 %Z법으로 구하는 이유
- 한전 측에서 제공하는 선로조건에 기준MVA와 %Z치로 주어지기 때문에 같은 FLOW로 임피던스맵 도식에 적용
- 기준용량에 %Z 일치가 용이
- 선로의 각 전압에 따른 선로 %Z를 바꿀 필요가 없음
- 임피던스법으로 나타낸 수치를 %Z로 바꾸기가 용이
- %Z로부터 단락전류 및 차단용량의 계산이 용이
고장(단락 지락) BB
단락전류(기본이론)
→기여전류
→단락전류(종류)
단락전류(계산법 종류)
→대칭좌표법
단락용량 경감대책(수변전설비)
→계통연계기
→초전도 한류기
단락전류(계산)
→단락전류 계산(기본)
→1선지락전류 유효접지
→2선단락 3상단락
→3상단락(단락전류 단락용량)
→단락전류 계산(전동기)
→단락전류 계산(분산전원)
→단락전류 계산(한류리액터)
→단락전류 계산(1선지락전류 3상단락전류)
목차(단락전류 BBI)
단락전류 기본이론
💯기출문제
○I10 단락사고 시 전동기 기여전류와 과도 리액턴스를 설명하시오
모범답안(기여전류와 과도리액턴스 BBI10)
단락사고란?
회로가 설계한 선로로 전기가 흐르지않고 임피던스가 적은 다른경로로 흐르는현상
이는 짧은 시간에 매우 큰 전류가 흐르게 되어 설비 손상, 화재 등 심각한 문제를 야기할 수 있습니다.
전동기 기여전류란?
단락사고가 발생하면 전력계통에 연결된 전동기는 부하의 관성에 의해 계속 회전하면서 마치 발전기처럼 작동하게 됩니다. 이때 전동기는 사고점으로 전류를 공급하는데, 이를 기여전류라고 합니다. 즉, 전동기는 단락사고 발생 시 오히려 사고 전류를 증가시키는 역할을 하게 됩니다.
- 기여전류의 특징:
- 크기: 일반적으로 전동기 정격전류의 6~8배 정도로 매우 큽니다.
- 지속시간: 약 3~4 사이클 정도로 짧습니다.
- 영향: 단락사고 시 차단기를 선정하고 보호계전기를 설정하는 데 중요한 요소입니다.
과도 리액턴스란?
전동기의 과도 리액턴스는 단락사고 발생 직후 순간적으로 발생하는 리액턴스를 말합니다. 전동기의 권선에 흐르는 전류가 급격하게 변화하면서 자기장이 변화하고, 이로 인해 유도되는 전압이 발생하여 마치 코일과 같은 역할을 하게 됩니다. 이러한 현상을 과도 리액턴스라고 합니다.
- 과도 리액턴스의 특징:
- 크기: 정상 상태의 리액턴스보다 훨씬 큽니다.
- 지속시간: 매우 짧은 시간 동안만 유지됩니다.
- 영향: 과도 리액턴스는 기여전류의 크기를 결정하는 중요한 요소입니다. 과도 리액턴스가 클수록 기여전류는 작아집니다.
왜 전동기 기여전류를 고려해야 할까요?
- 차단기 선정: 단락사고 시 흐르는 전류를 차단하기 위해서는 차단기의 차단용량을 충분히 확보해야 합니다. 따라서 전동기 기여전류를 고려하여 차단기를 선정해야 합니다.
- 보호계전기 설정: 보호계전기는 단락사고 발생 시 빠르게 차단기를 동작시켜 설비를 보호하는 역할을 합니다. 전동기 기여전류를 고려하여 보호계전기를 설정하지 않으면 오동작이나 미동작이 발생할 수 있습니다.
결론
단락사고 시 전동기는 기여전류를 발생시켜 사고 전류를 증가시키는 역할을 합니다. 과도 리액턴스는 기여전류의 크기를 결정하는 중요한 요소이며, 전동기 기여전류는 차단기 선정 및 보호계전기 설정에 있어서 반드시 고려해야 할 요소입니다.
○A11 배전계통에서 고장계산을 하는 이유 5가지를 설명하시오.
모범답안(배선계통에서 고장계산을 하는이유 BBI11)
1️⃣단락전류(Is) 계산목적
☑️단락전류계산목적(개보시씨 케계유)
- 개폐기류(차단기등)의 차단용량 산출
- (보호)계전기의 형식 및 정정 계산
- 보호계전기의 한시탭
- CT선정, 보호계전기의 순시탭
- 케이블 배선 등의 굵기 결정
- 계통 안정성에 미치는 영향
- 유효접지 검토
- 기기의 (열적)기계적강도
- 타 회로에 미치는 단락 시의 전압강하
○A12 변압기 등가회로를 그리고 임피던스 전압에 대하여 설명하시오
모범답안(변압기 임피던스전압 BBI12)
변압기 등가회로
변압기 등가회로 구성 요소:
- 1차 권선 저항(R1): 1차 권선에 흐르는 전류에 의해 발생하는 저항 손실을 나타냅니다.
- 1차 권선 누설 리액턴스(X1): 1차 권선의 자기장이 다른 부분을 유도하여 발생하는 리액턴스입니다.
- 2차 권선 저항(R2): 2차 권선에 흐르는 전류에 의해 발생하는 저항 손실을 나타냅니다.
- 2차 권선 누설 리액턴스(X2): 2차 권선의 자기장이 다른 부분을 유도하여 발생하는 리액턴스입니다.
- 마그네틱 코어 저항(Rm): 자기회로의 자기저항을 나타내며, 여자전류와 관련이 있습니다.
- 마그네틱 코어 누설 리액턴스(Xm): 자기회로의 누설 자속에 의한 리액턴스입니다.
등가회로 종류:
- 정확한 등가회로: 모든 요소를 포함한 가장 정확한 등가회로이지만, 분석이 복잡합니다.
- 근사 등가회로: 실제 분석에 주로 사용되는 등가회로로, 필요에 따라 일부 요소를 생략하거나 단순화할 수 있습니다.
임피던스 전압
임피던스 전압은 변압기의 단락 시험을 통해 얻어지는 값으로, 변압기의 임피던스를 나타내는 지표입니다. 2차측을 단락시키고 1차측에 정격 전류가 흐르도록 할 때, 1차측에 인가되는 전압을 임피던스 전압이라고 합니다.
임피던스 전압의 의미:
- 변압기의 단락 특성: 임피던스 전압이 낮을수록 단락 시 흐르는 전류가 커지므로, 변압기의 단락 강도가 약해집니다.
- 전압 변동률: 임피던스 전압은 변압기의 전압 변동률과 밀접한 관련이 있습니다. 임피던스 전압이 낮을수록 부하 변동에 따른 전압 변동이 커집니다.
- 보호 계전기 설정: 임피던스 전압은 보호 계전기 설정 시 중요한 고려 요소입니다.
임피던스 전압의 계산:
- 단락 시험: 2차측을 단락시키고 1차측에 정격 전류를 흘려 임피던스 전압을 직접 측정합니다.
- 등가회로 이용: 등가회로를 이용하여 계산할 수 있습니다.
임피던스 전압의 중요성:
- 변압기 선정: 변압기의 용량, 종류, 설치 환경 등을 고려하여 적절한 임피던스 전압을 가진 변압기를 선정해야 합니다.
- 계통 연계: 변압기의 임피던스 전압은 계통에 연결될 때 다른 기기와의 조화를 위해 중요한 요소입니다.
- 보호 계전기 설정: 보호 계전기는 임피던스 전압을 기반으로 설정되어야 합니다.
●A16 단락시 역률이 저하되는 이유
모범답안(단락시 역률이 저하되는이유 BBI16)
임피던스감소, 유도성부하의영향, 비선형부하의영향
- 비선형 부하의 영향: 비선형 부하는 고조파를 발생시켜 전력 품질을 저하시키고, 역률을 감소시키는 원인이 됩니다. 단락 시 비선형 부하의 영향이 더욱 커져 역률 저하를 가속화시킬 수 있습니다.
- 임피던스 감소: 단락이 발생하면 회로의 임피던스가 급격히 감소합니다. 임피던스는 전류의 흐름을 방해하는 성분으로, 임피던스가 감소하면 전류가 크게 증가하게 됩니다. 이때 유도성 부하의 영향으로 무효 전력 성분이 증가하여 역률이 저하됩니다.
- 유도성 부하의 영향: 대부분의 전기 기기는 유도성 부하를 가지고 있습니다. 단락 시 유도성 부하의 리액턴스 성분이 증가하여 무효 전력이 크게 증가하고, 결과적으로 역률이 저하됩니다.
고장(단락 지락) BB
단락전류(기본이론)
→기여전류
→단락전류(종류)
단락전류(계산법 종류)
→대칭좌표법
단락용량 경감대책(수변전설비)
→계통연계기
→초전도 한류기
단락전류(계산)
→단락전류 계산(기본)
→1선지락전류 유효접지
→2선단락 3상단락
→3상단락(단락전류 단락용량)
→단락전류 계산(전동기)
→단락전류 계산(분산전원)
→단락전류 계산(한류리액터)
→단락전류 계산(1선지락전류 3상단락전류)
목차(단락전류 BBI)
단락전류 기본이론
🌐V0929M244 / BBI
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