단락전류 (기본이론)*

고장(단락전류 지락전류)

단락전류 기본이론
단락전류 종류
단락전류 계산법 종류
→대칭좌표법
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)

☑️단릭전류계산목적(개보시씨 케계유)

❓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

☑️단릭전류계산목적(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

2️⃣%임피던스🌐

1)%임피던스란

정상전압과 임피던스전압의 백분율 비

\[\%Z=\frac{V_s}{V_{1n}}\times 100[\%] \]

\[=\frac{I_{1n}\times Z}{V_{1n}}\times 100[\%] \]

Vs: 임피던스 전압, Vn: 정격전압
Z: 현재 대상으로 한 회로부분의 임피던스
In: 정격전류, E: 회로전압

2)임피던스 전압

2차측을 단락하고 1차측에 정격전류가 흐르도록 인가하는 전압
변압기 자체 임피던스를 알고자 할 때 사용

3️⃣%Z가 1,2차 측이 동일한 이유

1)1차측 %임피던스

\[ \%Z_1=\frac{I_{1n}\times Z_1}{V_{1n}}\times 100 \]

2)2차측 %임피던스

\[ \%Z_2=\frac{I_{2n}\times Z_2}{V_{2n}}\times 100 \]

3)1,2차측 전압, 전류, 임피던스 관계

\[V_{1n}=nV_{2n},\ I_{1n}=\frac{I_{2n}}{n}\]

\[ \ Z_1=\frac{nV_{2n}}{\frac{I_{2n}}{n}}=n^2Z_2 \]

상기 식을 대입하여 정리하면

\[ \%Z_1=\frac{I_{1n}\times Z_1}{V_{1n}}\times 100\]

\[ =\frac{(\frac{I_{2n}}{n})(n^2Z_2)}{nV_{2n}}\times 100\]

\[ =\frac{I_{2n}\times Z_2}{V_{2n}}\times 100=\%Z_2\]

\[ \%Z_1=\%Z_2 \]

4️⃣기준MVA의 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

5️⃣차단기의 정격🌐

1)정격전압

2)정격전류

3)정격차단전류

4)정격차단용량

6️⃣전압의 종류🌐

7️⃣단락전류를 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

8️⃣기여전류🌐

9️⃣단락전류를 %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

\[ \%Z=\frac{kVA\cdot Z}{10V^2} \]

%Z로부터 단락전류 및 차단용량의 계산이 용이

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

\[ 차단용량=\sqrt{3}(3상)정격전압[kV]\times I_s\times (1.1\sim 1.6)\]

(비대칭 계수에 따른 증가 계수)

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목차(단락전류)

💯기출문제

○A10.단락사고 시 전동기 기여전류와 과도 리액턴스를 설명하시오

기여전류

○A11.배전계통에서 고장계산을 하는 이유 5가지를 설명하시오.

☑️단락전류계산목적(개보시기 케계유)

○A12.변압기 등가회로를 그리고 임피던스 전압에 대하여 설명하시오

●A16.단락시 역률이 저하되는 이유

임피던스감소, 유도성부하의영향, 비선형부하의영향

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.
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.

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🌐V0929M244

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