전기기사 7강

이번 강은 고장(단락·지락) 계산이다. %임피던스로 단락용량을 구하고, 대칭좌표법으로 비대칭 고장을 해석한다. 차단기 용량 선정의 근거다.

계통에 사고가 나면 큰 고장전류가 흐르므로, 이를 계산해 보호 설비를 정한다.

이 강의 목표는 다음과 같다.

• %임피던스로 단락전류·용량을 구한다.
• 대칭분(정상·역상·영상)을 이해한다.
• 고장 종류별 관여 성분을 안다.

1. %임피던스와 단락 계산

Is = In × 100 / %Z (In: 정격전류)
Ps = Pn × 100 / %Z = √3·V·Is

%Z가 작을수록 단락전류·용량이 커진다.

2. 대칭좌표법

비대칭 3상을 세 대칭분으로 분해한다.

• 정상분: 정상 3상 성분.
• 역상분: 불평형 시 발생.
• 영상분: 지락(접지) 고장 시 나타남.

3. 고장별 관여 성분

• 3상 단락: 정상분만.
• 선간 단락: 정상 + 역상.
• 1선 지락: 정상 + 역상 + 영상.

핵심 공식·용어

• 단락전류: Is = In × 100/%Z.
• 단락용량: Ps = Pn × 100/%Z.
• 대칭분: 정상·역상·영상.
• 1선 지락: 영상분이 반드시 관여.

예제

예제) 정격용량 1000kVA, %Z = 5%인 변압기의 단락용량은?

해설) Ps = Pn × 100/%Z = 1000 × 100/5 = 20,000kVA = 20MVA. %Z가 작을수록 단락용량이 커진다. 이 값을 근거로 차단기의 차단용량을 선정한다.

샘플 문제

문) 1선 지락 고장 시 반드시 나타나는 대칭분은?

• (A) 정상분만
• (B) 역상분만
• (C) 영상분(정상+역상과 함께)
• (D) 대칭분이 없음

정답: (C). 1선 지락은 대지로 전류가 흐르는 비대칭 고장이라 정상·역상·영상분이 모두 관여하며, 특히 영상분이 반드시 나타난다. 중성점 접지 방식과 직결된다.

정리

• Is = In × 100/%Z, Ps = Pn × 100/%Z.
• %Z 작을수록 고장전류·용량 증가.
• 대칭분: 정상·역상·영상.
• 3상단락(정상)·선간(정상+역상)·1선지락(3성분).

다음 강에서는 중성점 접지·이상전압·안정도를 다룬다.