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전력계통분석

끝까지 책임지는 철저한 서비스 정신,모든일에 최선을 다하는 기업, 유일포스텍(주) 유일포스텍(주)은 1993년 창립된 이래 맡은일에 끝까지 책임을 진다는 철저한 서비스 정신을 바탕으로
모든일에 최선을 다하고 있습니다.

1.1 고장전류계산 목적

전력계통에서 만약 단락사고 또는 지락사고가 발생시 사고전류의 크기는 전원측Impedance, 변압기용량,%Z, 케이블굵기,거리, 발전기용량,%Xd, 전동기용량,%Xd 등에 따라 사고전류의 크기가 다르며 각 모선별 사고발생시 사고전류를 고장전류계산 PROGRAM에 의한 정확한 3상단락전류 및 1선지락전류를 계산하여 사고전류에 대해 전력계통을 안정하게 운용하는데 목적이 있다.

계산목적
- 1) 차단기 차단용량 결정
- 2) 전력기기의 기계적강도 및 정격 결정
- 3) 보호계전기 Setting
- 4) 통신유도장해 검토
- 5) 계통구성방안 결정
- 6) 유효접지조건 검토 등에 활용한다.

1.2 고장전류 형태

고장전류는 비대칭(Asymetrical)전류가 흐르며 교류분대칭(Symetrical)전류와 직류(DC)전류 성분으로 나뉘어 진다. 직류성분은 회로정수(X/R비)에 따라 고장 지속시간에 따라 감쇄한다.

1.3 단락전류의 종류

1) 대칭 단락전류 실효치 : I(rms)sym
- a) 교류분 실효치로 표시하는 단락전류를 "대칭 단락전류 실효치"라 한다.
  - 대칭 단락전류실효치 : 1/2Cycle, 1Cycle, 3Cycle, 5Cycle, 30Cycl, Steady State AC-Comp 단락전류값
- b) 적용
  ① 1/2Cycle AC-Comp값 : ACB, MCCB차단용량, Fuse용량 선정에 적용
  ② 3Cycle, 5Cycle AC-Comp값 : VCB차단용량 선정에 적용
  ③ 30Cycle AC-Comp값 : RELAY 한시Setting에 적용
2) 최대 비대칭 단락전류 실효치 : I(rms)Asym
- a) 직류분을 포함한 실효치로 표시하는 단락전류를 비대칭 단락전류 실효치라 하며 비대칭 단락전류 실효치가 최대로 되는 투입위상에 있어서의 비대칭 단락전류 실효치를 "최대 비대칭 단락전류 실효치"라 한다.
  - 최대 비대칭 단락전류 실효치 : 1/2Cycle Asymmetrical
  - 비대칭 단락전류 실효치 : 1Cycle Asym, 3Cycle Asym, 5Cycle Asym, 30Cycle Asym, Steady State Asym
- b) I(rms)Asym = α × I(rms)Sym (α:단락역율에 따라 결정되며 1~1.73)
- c) 적 용 : 1/2Cycle Asym값 : 케이블, 전선, CT 열적강도 검토에 적용, RELAY 순시Tap Setting에 적용
3) 최대 비대칭 단락전류 순시치 : Imax
- a) 비대칭 단락전류의 순시치가 최대로 되는 투입위상에 있어서의 값을 "최대 비대칭 단락전류 순시치"라 한다. - 최대 비대칭 단락전류 순시치 : Instantaneous Asymmetrical
- b) Imax = γ × I(rms)Sym (γ:단락역율에 따라 결정되며 1.4～2.85)
- c) 적 용 : Instant Asym값 : 직렬기기(CT등)의 기계적강도 검토에 적용
4) 3상 평균 비대칭 단락전류 실효치 : I(rms)ave
- a) 3상회로에 있어서는 각상의 비대칭 단락전류는 각상의 투입위상이 다르기 때문에 직류분의 함유율이 다르다 따라서 각상의 비대칭 단락전류 실효치의 평균치를 취한 값을 "3상 평균 비대칭 단락전류 실효치"라 한다
  - 3상 평균 비대칭 단락전류 실효치 : I-Average Amps(SC Multiply Factor에서 출력)
- b) I(rms)ave = β × I(rms)Sym (β:단락역율에 따라 결정되며 1~1.4)
- c) 적 용 : I-Average Amps값 : 필요시 활용

1.4 단락전류 계산방법

1) 3상 단락전류 계산방법(약식계산)

예) 3상 22900/380V 2000KVA %Z=6% TR 2차 3상단락전류 계산방법은？
2) 2선 단락전류 계산방법

- 2선 단락전류 = 3상 단락전류 × (√3/2)
3) 단상TR 단락전류 계산방법

- 3상 NETWERK에서 TR용량은 단상TR 용량을 입력하고, %Z는 단상TR %Z×(1/2)을 입력하여 단락전류 계산후 2선단락전류계산 결과를 보면 단상 단락전류값이 된다.
4) 전동기 기여 단락전류

- 전동기 기여 단락전류 = 대략 전동기 정격전류의 4배 적용

1.5 1선 지락전류

1선지락전류 크기는 계통접지방식과 케이블굵기,거리에 의해 결정된다. 계통접지방식에 따라 나누면 다음과 같다.

접지방식		임피던스	지락전류	장단점
직접 접지방식		Zn = 0	수A ～ 수천A	지락전류가 가장 크다 유도장해 영향이 크다 지락시 건전상전압상승 1.3배이하
저항 접지방식	고저항접지	Zn = R	5 ～ 100A정도	지락전류 다소 적다 유도장해 저항이 클수록 적다. 지락시 건전상전압상승 1.3～√3배
저항 접지방식	저저항접지	Zn = R	200A 정도이상	지락전류 다소 적다 유도장해 저항이 클수록 적다. 지락시 건전상전압상승 1.3～√3배
비접지방식		Zn = ∞	380mA 정도 (Ic 무시경우)	지락전류 적다 유도장해 영향이 적다 지락시 건전상전압상승 √3배이상
소호리액턴스 접지방식		Zn=jX Z0=j∞	수십mA정도	지락전류 무시 할 정도로 적다 유도장해 영향 매우적다 지락시 건전상전압상승 √3배이상

계통의 접지방식에 따라 적합한 지락보호 계전기를 선정하여야 하며 계전기가 잘못 선정되어 실제 지락사고가 발생하여도 계전기가 동작하지 않는 경우도 있으며 말단 사고에 메인이 동시에 트립되는 경우도 많이 있으므로 계통의 크기에 적합한 계통접지방식으로 하여야 한다.

1.6 전력기기의 단락용량 부족시 문제점

- 차단기(GCB,VCB,ACB,MCCB,ELB등) : 차단용량의 1.5배 흐를 경우 소손, 2배이상 흐를 경우 폭발
- 직렬기기(CT, 케이블등) : 전기적, 기계적 강도 부족시 소손
고장전류계산 Program에 의한 3상 단락전류 계산결과
3상 단락전류 출력결과물(단위KA)

Project Number : CASE #1 Three Phase Bolted Fault SC Current (kAmp) at the following Times

Bus	Pre-Flt	X/R	1/2-Cyc	1/2-Cyc	1/2-Cyc	3-Cycl	3-Cycl	5-Cycl	5-Cycl	30-Cycl	30-Cycl	Steady	Steady
Ident	Voltage	@1/2c	DC-Comp	AC-Comp	Asym	AC-Comp	Asym	AC-Comp	Asym	AC-Comp	Asym	State	Asym
00	154000	8.67	10.0	10.2	14.3	10.2	10.3	10.2	10.2	10.2	10.2	10.1	10.1
01	154000	8.67	10.0	10.2	14.3	10.2	10.3	10.2	10.2	10.2	10.2	10.1	10.1
01G	6600	19.35	15.4	12.8	20.0	12.8	14.5	12.8	13.3	10.5	10.5	7.5	7.5
02	22900	21.93	13.3	10.9	17.2	10.9	12.7	10.9	11.5	10.5	10.5	9.9	9.9
02G	6600	19.35	15.4	12.8	20.0	12.8	14.5	12.8	13.3	10.5	10.5	7.5	7.5
03	22900	21.93	13.3	10.9	17.2	10.9	12.7	10.9	11.5	10.5	10.5	9.9	9.9
03G	22900	21.93	13.3	10.9	17.2	10.9	12.7	10.9	11.5	10.5	10.5	9.9	9.9
11	22900	21.93	13.3	10.9	17.2	10.9	12.7	10.9	11.5	10.5	10.5	9.9	9.9
12	6600	5.71	4.5	5.6	7.2	5.5	5.5	5.5	5.5	5.3	5.3	5.3	5.3
13	6600	5.71	4.5	5.6	7.2	5.5	5.5	5.5	5.5	5.3	5.3	5.3	5.3
14	6600	5.71	4.5	5.6	7.2	5.5	5.5	5.5	5.5	5.3	5.3	5.3	5.3
21	22900	21.93	13.3	10.9	17.2	10.9	12.7	10.9	11.5	10.5	10.5	9.9	9.9
22	380	5.22	27.8	35.9	45.5	35.9	35.9	35.9	35.9	35.9	35.9	35.7	35.7