단락고장전류 개념과 기본 원리

단락전류의 정의

단락전류는 두 점이 임피던스 거의 없이 연결될 때 흐르는 과대 전류다.

사고 지점까지의 전원측 임피던스로 크기가 결정된다.

사고 직전 전압은 정격 전압에 가깝고, 흐름을 막는 것은 임피던스뿐이다.

그래서 임피던스가 작을수록 단락전류는 커진다.

대칭과 비대칭 단락전류

대칭 단락전류는 파형이 영축에 대해 대칭인 실효값 전류다.

초기 대칭 단락전류가 설비 선정의 기준이 된다.

비대칭 단락전류는 직류분이 겹친 파형으로, 사고 직후 최대 순시치를 보인다.

그래서 중압 이상 차단기는 대칭 값과 비대칭 값을 모두 확인한다.

계산의 원리

사고 지점에서 전원측을 테브난 등가회로로 나타낸다.

그 등가 임피던스만으로 제한되는 전류가 단락전류다. 3상 평형 사고는 정상분 회로로 풀린다.

%임피던스법에서는 정격전류에 100을 곱하고 %임피던스로 나눈다.

이때 모든 임피던스는 같은 기준 용량으로 환산한 뒤 합산해야 한다.

계산이 필요한 이유

단락전류는 차단기, 보호계전기, 기기 강도를 함께 묶는 설계 변수다.

차단기 차단용량은 계산된 단락전류 이상으로 선정한다.

보호계전기는 단락전류 크기를 기준으로 정정되어 보호협조의 출발점이 된다.

차단하지 못하면 아크가 지속되어 사고가 커진다. 전자력과 열적 응력은 전류의 제곱에 비례한다.

핵심 정리

정리하면 단락전류는 임피던스로 제한되는 사고 전류다.

%임피던스법은 정격전류에 100을 곱하고 %임피던스로 나눈다.

대칭 값은 설비 선정 기준이고, 비대칭 값은 사고 직후 최대치를 본다.

차단용량은 계산된 단락전류 이상으로 정한다.

정답은 커진다. 임피던스가 작을수록 단락전류는 커진다.