단락전류 기본이론

❓단락이란

  • 회로가 설계한 선로로 전기가흐르지않고 임피던스가 적은 다른경로로 흐르는현상
  • 이로인해 설계전류보다 많은전류가흐르는데 이때의 전류를 단락전류라고하며
  • 단락전압은 단락상태에서 정격전류가 흐를수있도록 전압을 낮춘전류이며
  • %Z는 단락전압을 정격전압으로나눈것을 %로 나타낸값
  • 임피던스(Z)란 저항과 리액턴스의 합을의미하는 값으로
  • 단락상태에서 임피던스값은 상당히 낮은값이다.

1️⃣단락전류(Is) 계산목적

(개보시기 케게유)

  • 폐기류(차단기등)의 차단용량 산출
  • 호계전기의 형식 및 정정 계산
  • 보호계전기의 한
  • CT선정, 보호계전의 순시탭
  • 기기의 (열적,)기계적강도
  • 이블 배선 등의 굵기 결정
  • 통 안정성에 미치는 영향
  • 효접지 검토
  • 타 회로에 미치는 단락 시의 전압강하

2️⃣%임피던스(%Z) 전압(E)의 의미

1)임피던스 전압

  • 2차 측을 단락하고 1차 측에 정격전류가 흐르도록 인가하는 전압
  • 변압기 자체 임피던스를 알고자 할 때 사용

2)%임피던스란

  • 정상전압과 임피던스 전압의 백분율 비
단락전류 임피던스
\[\%Z=\frac{V_s}{V_{1n}}\times 100[\%] \]
\[=\frac{I_{1n}\times Z}{V_{1n}}\times 100[\%] \]

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

3️⃣%Z가 1,2차 측이 동일한 이유

단락전류 임피던스

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

  • 차단기의 정격전압이란 규정된 조건을 만족하는 개폐동작을 할 수 있는 사용회로의 상한을 말하며 선간전압의 실효치
  • 정격전압=공칭전압*(1.2/1.1)
  • 즉, 22.9[kV]차단기의 정격전압은 25[kV]

2)정격전류

  • 정격전압, 정격주파수에서 차단기에 온도 상승을 초과하지 않고 연속적으로 흘릴 수 있는 전류의 한도
  • 보통은 기동 전류나 전압강하의 영향, 기타 안정도를 고려해서 최대 부하전류의 1.2배정도로 하고, 장차 부하증가 예상되는 경우에는 1.5배 정도의 정격전류를 갖는 차단기를 채용

3)정격차단전류

  • 정격 및 규정된 표준동작 책무와 동작상태에서 차단할 수 있는 차단전류의 한도
  • 정격차단전류는 차단전류의 교류분 실효치를 나타내나 직류분을 포함해서 차단전류의 한도를 나타내는 경우에는 정격비대칭 전류
\[ 정격차단전류=\frac{X}{\sqrt{2}}\]
\[ 정격비대칭차단전류=\sqrt{(\frac{X}{\sqrt{2}})^2+Y^2} \]
  • 초고압 회로의 고속차단 시나 발전기 단자에 가까운 회로 등에서 비교적 단시간 차단하는 경우는 직류분을 무시할수 없으나, 고압회로의 차단기는 직류분의 영향은 거의 없다고 생각해도 됨

4)정격차단용량

\[ 차단용량[MVA]=\sqrt3\times정격전압[kV]\times 정격차단전류[kA] \]

6️⃣전압의 종류

1)표준전압

  • 우리나라에서 사용하고 있는 표준전압에는 공칭전압과 최고전압

2)공칭전압(1.1) [22.9kv]

  • 전선로를 대표하는 선간전압을 말하고 이 전압으로써 그 계통의 송전전압

3)최고전압(1.1.5) [23.8kv]

  • 전선로에 통상 발생하는 최고의 선간전압으로서 염해대책, 1선 지락고장 시 등 내부 이상전압 코로나 장해, 정전유도 등을 고려할 때의 표준이 되는 전압

4)정격전압(1.2) [25.8kv]

  • 규정된 조건에 따라 기기에 인가 될 수 있는 사용회로 전압의 상한
    그 기기에 대하여 제조사가 보증하는 사용한도

7️⃣단락전류를 산출시 먼저 가정할 항목

  • 2차 간선(Feeder) 단락 가정
  • 가장 큰 고장전류인 3상 단락사고를 가정
  • 부하전류가 없는 것으로 가정하고, 3상 단락전류인 이상전류만 있다고 가정
  • 전력회사와 발전기원의 전압은 무부하 시의 전압과 같다고 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
  • 과도상태는 Xd”(초기 과도 리액턴스), Xd'(과도리액턴스), Xd(동기리액턴스)가 있으며, 대부분Xd'(과도 리액턴스) 상태를 고려
  • Xd’는 1/2~3사이클 이내

8️⃣기여전류의 종류 ○

  • 사고전류의 기본source는 전력회사system, 발전기, 동기전동기,유도전동기 등

1)전원 측(Utility)

  • 정상전압과 기준 MVA에 의한 기여전류 공급에 의한 단락전류

2)동기발전기

  • %9로 적용하여 대부분 정상전류분의 약 11배 크기의 기여전류 공급에 의한 단락전류

3)동기전동기

  • %10로 적용하여 대부분 정상전류분의 약 10배 크기의 기여전류 공급에 의한 단락전류

4)유도전동기

  • %25로 적용하여 대부분 정상전류분의 약 4배 크기의 기여전류 공급에 의한 단락전류
단락전류 기여전류

기여전류원의 종류와 합

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)

제어및 보호방식결정(단락전류 지락전류)

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

IEC단락전류 계산방법 
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
1선 지락전류 유도

🌐


코멘트

답글 남기기

이메일 주소는 공개되지 않습니다. 필수 필드는 *로 표시됩니다