단락전류 (종류)*

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 종류)

단락전류 종류

1️⃣단락현상과 선택

1)평형고장

3상단락🌐

2)불평형고장

3)단락의 선택

차단기의 용량이나 케이블의 규격을 결정하기 위해서는 최대치가 되는 단락전류를 감안한다.
따라서 직접접지에서는 1선 지락을, 기타 접지방식에서는 3상 단락을 감안한다.
계전기의 정정일 때는 최대(3상단락, 1선지락)와 2선단락 시에도 동작하는지를 확인하기 위하여 두 가지 모든 계산이 필요하다

https://c-mk.s3.ap-northeast-2.amazonaws.com/2022/11/c_직류성분의감쇄와비대칭전류.jpeg

2️⃣단락전류의 분류(IEEE-141)

1)First Cycle Current (최대 비대칭 단락전류)

계통의 고장전류 발생시 1/2사이클 시점의 고장전류
CT,보호계전기 순시탭,Cable에적용

2)Interrupting Fault Current (대칭단락전류)

차단기가 동작할수 있는 3~5사이클 후의 고장전류
고압 특고차단기 선정시 적용

3)Stead State Fault Current (정상상태에서의 단락전류)

회전기기의 영향이 없는 안정시간(30사이클) 후의 고장전류
보호계전기 한시탭 선정시 적용

2️⃣단락전류의 종류(IEEE)

1)최대 비대칭 단락전류 실효치 (Ias)

(First Cycle Current)

\[I_{as}=\sqrt{(\frac{B}{\sqrt{2}})^2+A^2}\]

계통의 고장전류 발생시 1/2사이클 시점의 고장전류
모든 회전기는 차과도 리액턴스(Xd”)를 적용
비대칭단락전류의 실효치가 최대가 되는 투입위상에 있어서의값
전선, CT, (보호계전기의 순시탭)등의 열적강도 검토시 기준전류로 사용

2)최대비대칭 단락전류 순시치 (Ip)

\[I_p=I_s\times 2.5\]

단락 발생후 1/2사이클에서 최대가 되는 순시값
적용 : 직렬기기의 기계적 강도를 검토할 때 사용
비대칭단락전류의 순시치가 최대가 되는 투입위상에 있어서의 값
직렬기기의 기계적강도 검토시의 기준전류

3)대칭단락전류 실효치 (Is)

\[I_s=\frac{B}{\sqrt{2}}\]

(Interrupting Fault Current)

차단기가 동작할수 있는 3~5사이클 후의 고장전류
발전기는 차과도 리액턴스(Xd”), 기사 회전기는 과도 리액턴스(Xd’)를 적용
교류분만의 실효치를 표시
ACB, MCCB, Fuse 선정시 기준전류

4)정상상태에서의 단락전류(Ik)

(Stead State Fault Current)

회전기기에 영향이 없어지는 안정된 시간(30사이클) 후의 전류
발전기는 과도 리액턴스(Xd’)를 적용
보호계전기 한시탭 정정에 사용

3️⃣단락전류의 종류(IEC 60909)

1) IK” 초기과도전류

(Inital Symmetrical Short Circuit Current)
단락 발생 직후 매우 짧은 시간 동안 흐르는 최대 대칭 전류 값

퓨즈, 보호계전기순시탭, MCCB적용
정의 : 차과도 리액턴스에 의해서 제한되는 초기 대칭 단락전류를 의미
계산방법 : 초기 과도전류의 교류 실효치는 다음 식으로 계산

\[I_K”=\frac{CV_n}{\sqrt{3}\times Z_K}\]

\[C: Voltage Factor, V_n:공칭전압 \]\[Z_K:고장상태에서의 등가임피던스\]

	공칭전압	최대단락전류	최소단락전류
저전압	1,000[V]이하	1.05	1.00
중전압	1[kV]초과 35[kV]이하	1.10	1.00
고전압	35[kV]초과 230[kV]이하	1.10	1.00

적용 : 초기과도전류는 고, 저압 퓨즈 차단용량을 결정하는데 사용되고, 또한 다른 계산의 기초가 된다.

2) Ip 초기 과도전류의 최대치

(Peak Short Circuit Current)
단락 전류 파형에서 교류 성분만을 고려한 피크 값입니다. IK 값보다 작지만, 차단기의 열적 강도를 평가하는 데 중요한 역할

부스바 기계적 강도
정의 : 단락전류의 최대치
계산방법 : 초기과도전류의 최대치는 첫 주파수의 파고치를 다음 식으로 계산

\[I_P=\frac{ \sqrt{2}\cdot I_{k”}\times X}{R}\] \[\frac{X}{R}:직류분, \sqrt2\cdot I_K” : 최대치\]

적용 : 초기 과도전류의 최대치는 차단기의 투입 정격을 결정하는 데 사용되고, 또한 단락전류에 의한 기계적인 힘을 계산하는 데 적용

3) Ib

(Symmertrical Breaking Current)(대칭단락전류)
차단기가 실제로 차단해야 하는 전류 값으로, 일반적으로 IK 또는 IP 값을 기준으로 결정

차단기 차단용량 적용
정의 : 차단기 접점이 개극되는 순간에 흐르는 대칭전류를 의미
계산방법

대칭단락전류의계산	교류전위의감쇄원인이되는요인
·동기기의경우Ib=uI”K ·비동기기의 경우 Ib=uqI””K ·여기서 u와q는 교류전류의 감쇄원이 되는 요소	·각 기기의 단락전류에의 기여도 ·X/R Ratio ·차단기의 개극시간 ·회전기의 특성에 따라 달라지는 계수

적용 : 차단기의 차단 용량을 계산하는 데 적용한다.

4) Ik

(Stead State Short Curcuit Current)
단락 발생 직후 최대값을 가지는 비대칭 단락 전류의 피크 값입니다. 직류 성분과 교류 성분이 합쳐져 가장 큰 값을 나타내며, 차단기의 기계적 강도를 평가하는 데 사용

보호계전기 한시탭 선정시 적용
정의 : 과도 상태가 지난후 정상 상태로 되었을 경우에 흐르는 전류
계산방법

\[I_{K-max}=\lambda_{max}\times I_{rG}\] \[I_{K-min}=\lambda_{min}\times I_{rG}\] \[\lambda 발전기의 유기전압과 초기 대칭 단락전류 사이의 비율함수\] \[I_{rG}:발전기의 등급\]

적용 : 발전기의 단락비 또는 동기 임피던스를 고려하는 데 참고가 된다

4️⃣단락전류의 종류별 사용

고장전류	사이클	발전기	회전기	전동기	사용
사이클	1/2	–	\[X”_d\]	\[X”_d\times (1~1.2)\]	케이블 굵기, 순시Tap선정,ACV,PF선정
Interrupting	3~8	\[X”_d\]	\[X’_d\]	\[X”_d\times (1.5~3)\]	고압 및 특고압 차단기 용량 선정
SteadyState	30	\[X’_d\]	–	–	한시Tap선정

5️⃣비대칭 계수(K)

1)정의

비대칭 계수 K는 전원점에서 단락점까지의 X/R로 시간에 따라 변하며, 단상 최대 비대칭 계수와 3상 평균 비대칭 계수로 구분된다.
비대칭 단락전류 Ip=K*I
여기서, K : 비대칭계수, Is : 대칭 단락전류

2)단상 최대 비대칭 계수(K₁)

Power fuse와 같이 각상별로 차단하는 기기의 단락전류 구할때 적용
회로의 X/R 이 불분명한 경우 K₁값
- 단락점이 전원측에 가까울 때 약 1.6적용
- 단락점이 전원측에서 멀 때 약 1.4적용

3)3상 평균 비대칭 계수(K₃)

ACB, MCCB등 3상을 동시에 개폐하는 기기의 단락전류를 구할 때 적용
회로의 X/R이 불분명한 경우 K₃값
- 단락점이 전원 측에 가까울 때 약 1.25적용
- 단락점이 전원측에서 멀 때 1.1적용

고장(단락전류 지락전류)

목차(단락전류 종류)

단락전류 종류

💯기출문제

●B03.비대칭 전류를 설명하고 비대칭 전류가 포함된 전기회로에서의 차단기 용량 선정에 대하여 설명하시오

비대칭 전류란?

비대칭 전류는 교류 전원에서 발생하는 단락 전류와 같이, 전류의 크기나 위상이 시간에 따라 변화하는 전류를 의미합니다. 특히 단락 전류는 초기에는 직류 성분이 포함되어 주기적인 교류 성분과 합쳐져 파형이 비대칭적으로 나타납니다. 이러한 비대칭 전류는 시스템에 큰 영향을 미치며, 차단기 선정 시 고려해야 할 중요한 요소입니다.

비대칭 전류가 발생하는 이유:

직류 성분: 단락 발생 시, 인덕턴스에 의해 자기장이 형성되고 이 자기장이 붕괴하면서 유도되는 직류 성분이 발생합니다.
비대칭 파형: 직류 성분과 교류 성분이 합쳐져 전류 파형이 비대칭적으로 나타납니다.

비대칭 전류가 차단기 용량 선정에 미치는 영향

최대 차단 전류: 비대칭 전류는 최대값이 대칭 전류의 최대값보다 크기 때문에, 차단기는 이러한 최대 비대칭 전류를 차단할 수 있어야 합니다.
동적 안정도: 비대칭 전류는 차단기 접점에 큰 전자기력을 발생시켜 접점 재접촉이나 아크 재발을 유발할 수 있습니다. 따라서 차단기는 이러한 동적 안정도를 확보해야 합니다.
열적 안정도: 비대칭 전류는 차단기 접점에 높은 열을 발생시켜 접점 용융이나 손상을 야기할 수 있습니다. 따라서 차단기는 이러한 열적 안정도를 확보해야 합니다.

차단기 용량 선정 시 고려 사항

최대 비대칭 전류: 단락 발생 시 흐를 수 있는 최대 비대칭 전류를 정확히 계산하여 차단기의 차단 용량을 결정해야 합니다.
차단기의 종류: 진공 차단기, SF6 차단기 등 다양한 종류의 차단기가 있으며, 각 차단기의 특성에 맞게 용량을 선정해야 합니다.
시스템 조건: 전원 전압, 단락 임피던스, 시스템 용량 등 다양한 시스템 조건을 고려하여 차단기를 선정해야 합니다.
안전율: 예상치 못한 상황에 대비하여 적절한 안전율을 적용해야 합니다.

●C04.단락사고 발생 후 단락전류가 감쇄하는 것을 시간 변화별로 계산하기 위한 방법 중 최근 많이 사용되고 있는 IEC단락전류계산 방법에 관하여 다음 4가지 전류의 의미와 계산하는 방법을 설명하고 계산결과를 차단기 정격 선정과 보호협조에 어떨게 적용하는지를 설명하시오

IK,IP,IB,IK

IK (Peak Asymmetric Current): 단락 발생 직후 최대값을 가지는 비대칭 단락 전류의 피크 값입니다. 직류 성분과 교류 성분이 합쳐져 가장 큰 값을 나타내며, 차단기의 기계적 강도를 평가하는 데 사용됩니다.
IP (Peak Symmetric Current): 단락 전류 파형에서 교류 성분만을 고려한 피크 값입니다. IK 값보다 작지만, 차단기의 열적 강도를 평가하는 데 중요한 역할을 합니다.
IB (Breaking Current): 차단기가 실제로 차단해야 하는 전류 값으로, 일반적으로 IK 또는 IP 값을 기준으로 결정됩니다.
IK” (Peak Initial Symmetric Current): 단락 발생 직후 매우 짧은 시간 동안 흐르는 최대 대칭 전류 값입니다. 주로 특수한 보호 계전기 설정에 사용됩니다.

각 전류 계산 방법

각 전류 값은 시스템의 구성, 기기의 임피던스, 단락점 위치 등 다양한 요소에 따라 달라지며, 전력 계통 해석 프로그램을 이용하여 정확하게 계산할 수 있습니다. 일반적으로 다음과 같은 과정을 거쳐 계산합니다.

시스템 모델링: 전력 시스템을 등가 회로로 모델링합니다.
단락점 선정: 단락이 발생할 수 있는 모든 점을 선정합니다.
임피던스 계산: 각 기기의 임피던스를 계산하고, 단락점에서 본 총 임피던스를 구합니다.
단락 전류 계산: 전압과 임피던스를 이용하여 단락 전류를 계산합니다.
시간 함수 적용: 단락 전류의 시간 변화를 나타내는 함수를 적용하여 IK, IP, IB 값을 구합니다.

차단기 정격 선정 및 보호 협조에의 적용

차단기 정격 선정:
- 차단 용량: IK 값을 기준으로 차단기의 차단 용량을 선정합니다. 차단기는 IK 값 이상의 전류를 안전하게 차단할 수 있어야 합니다.
- 차단 시간: IP 값을 기준으로 차단 시간을 설정합니다. 차단기는 IP 값 이하의 전류에 대해서는 빠르게 차단하고, IP 값 이상의 전류에 대해서는 안전하게 차단할 수 있도록 설정해야 합니다.
보호 협조:
- 과전류 계전기 설정: IK, IP, IK” 값을 기준으로 과전류 계전기를 설정하여 단락 사고 발생 시 빠르게 동작하도록 합니다.
- 지락 계전기 설정: 지락 사고 발생 시 지락 계전기를 설정하여 단락 전류를 감지하고 차단기를 동작시킵니다.

●B17 단락전류의 종류와 계산방법

단락전류의 종류

단락전류는 발생하는 위치와 상의 수에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

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

비대칭 단락

위의 세 가지 종류의 단락은 모두 비대칭 단락에 속합니다. 비대칭 단락은 3상 전류의 크기나 위상이 서로 다른 상태를 말하며, 직류 성분이 포함되어 파형이 비대칭적으로 나타납니다.

단락전류 계산 방법

단락전류를 계산하는 방법은 다양하지만, 일반적으로 다음과 같은 방법들이 사용됩니다.

1. %Z 임피던스법

원리: 각 전력 기기의 임피던스를 백분율 값으로 표현하고, 이를 이용하여 단락점에서 본 총 임피던스를 계산합니다.
장점: 계산이 간편하고, 시스템의 임피던스를 쉽게 파악할 수 있습니다.
단점: 정확도가 다소 떨어질 수 있으며, 복잡한 시스템에는 적용하기 어려울 수 있습니다.

2. 대칭 성분법

원리: 비대칭 전류를 정상 성분, 역상 성분, 영상 성분의 세 가지 성분으로 분해하여 계산합니다. 각 성분에 대한 임피던스를 구하고, 이를 이용하여 단락전류를 계산합니다.
장점: 정확도가 높으며, 복잡한 시스템에도 적용할 수 있습니다.
단점: 계산 과정이 복잡하고, 전력 계통 해석 프로그램을 사용해야 하는 경우가 많습니다.

3. 단락전류 계산 프로그램

원리: 전력 계통 해석 프로그램을 이용하여 시스템의 모델을 구축하고, 단락 조건을 설정하여 단락전류를 계산합니다.
장점: 복잡한 시스템에 대한 정확한 해석이 가능하며, 다양한 단락 조건에 대한 분석이 가능합니다.
단점: 프로그램 사용법을 숙지해야 하며, 프로그램의 정확성에 대한 검증이 필요합니다.

단락전류 계산 시 고려 사항

시스템 구성: 발전기, 변압기, 배전선 등 시스템 구성 요소의 종류와 연결 방식
기기의 임피던스: 각 기기의 임피던스 값
단락점: 단락이 발생하는 위치
단락 종류: 1선 지락 단락, 2선 단락, 3상 단락 등
시스템의 운전 조건: 부하 조건, 전압 등

단락전류 계산의 중요성

단락전류 계산은 다음과 같은 이유로 매우 중요합니다.

차단기 선정: 차단기는 단락전류를 차단할 수 있도록 충분한 용량을 가져야 합니다.
보호계전기 설정: 보호계전기는 단락 발생 시 빠르게 동작하여 설비를 보호해야 하므로, 단락전류의 크기를 정확히 알아야 합니다.
계통 안정도 분석: 단락 발생 시 계통의 안정도를 평가하기 위해 단락전류 계산이 필요합니다.

고장(단락전류 지락전류)

목차(단락전류 종류)

단락전류 종류

🌐V0929B24

3상단락

2선단락

1선지락

단락전류 (종류)*

단락전류 종류

1️⃣단락현상과 선택

1)평형고장

2)불평형고장

3)단락의 선택

2️⃣단락전류의 분류(IEEE-141)

1)First Cycle Current (최대 비대칭 단락전류)

2)Interrupting Fault Current (대칭단락전류)

3)Stead State Fault Current (정상상태에서의 단락전류)

2️⃣단락전류의 종류(IEEE)

1)최대 비대칭 단락전류 실효치 (Ias)

2)최대비대칭 단락전류 순시치 (Ip)

3)대칭단락전류 실효치 (Is)

4)정상상태에서의 단락전류(Ik)

3️⃣단락전류의 종류(IEC 60909)

1) IK” 초기과도전류

2) Ip 초기 과도전류의 최대치

3) Ib

4) Ik

4️⃣단락전류의 종류별 사용

5️⃣비대칭 계수(K)

1)정의

2)단상 최대 비대칭 계수(K₁)

3)3상 평균 비대칭 계수(K₃)

단락전류 종류

💯기출문제

●B03.비대칭 전류를 설명하고 비대칭 전류가 포함된 전기회로에서의 차단기 용량 선정에 대하여 설명하시오

●B17 단락전류의 종류와 계산방법

단락전류 종류

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