고장전류 계산

고장전류 계산이란

고장전류 계산은 계통 임피던스로 사고 시 흐르는 단락·지락 전류의 크기를 구하는 해석이다.

전원에서 고장점까지의 임피던스가 작을수록 고장전류는 커진다.

이 값은 차단기 차단용량과 보호계전기 정정의 출발점이 된다.

왜 계산하는가

고장전류 계산은 설계 검토에서 항상 가장 먼저 수행된다.

계산값은 차단기 차단용량과 보호계전기 정정의 기준이 된다.

차단용량이 부족하면 사고 시 차단기가 파손되고 사고가 확대된다.

계산 절차

먼저 기준용량을 정하고 각 기기의 %임피던스를 기준용량으로 환산한다.

다음은 고장점까지 정상·역상·영상 회로를 그리고 합성한다.

3상 단락 전류는 기준전류에 100/%Z를 곱해 구한다.

고장 형태별 전류 식

3상 단락 전류는 정상분 회로만으로 구한다.

1선 지락 전류는 정상·역상·영상 회로를 직렬로 연결해 구한다.

지락저항 Rg가 있으면 분모에 3Rg를 더하고, 없으면 0으로 둔다.

직접 풀어 보기

방금 본 1선 지락 식으로 직접 확인해 보자.

분모의 3Rg가 커지면 지락전류는 어떻게 변하는지 생각해 보자.

정답은 감소한다. 지락저항이 커지면 직렬 임피던스가 늘어 전류가 줄어든다.

흔한 실수와 채점 포인트

채점은 최종 값뿐 아니라 중간 단계가 보이는지를 본다.

가장 많이 틀리는 곳은 기준용량 환산과 지락저항 처리다.

전동기 기여는 고장점 전류에 더해지므로 포함 여부를 확인해야 한다.

정리

정리하면 고장전류 계산은 기준용량을 정하고 임피던스를 환산하는 것부터 시작한다.

3상 단락은 정상분 회로만으로, 1선 지락은 세 대칭분 회로를 직렬로 연결해 구한다.

그리고 차단기 용량은 계산된 고장전류 이상으로 선정한다.