단락전류 억제대책

단락전류 억제대책이란

단락전류 억제대책은 계통의 단락용량이 차단기 용량을 넘지 않게 하는 설계 조치다.

고장이 나면 매우 큰 전류가 흐르므로 이를 기기 허용 범위 안으로 가둬야 한다.

단락용량이 커지면 기존 차단기가 부족해지므로 이 대책을 먼저 검토한다.

이제 원리를 그림으로 보자.

임피던스와 단락전류

단락전류는 고장점까지의 전원측 임피던스로 제한된다.

대칭 3상 단락전류는 선간전압을 루트 3과 임피던스의 곱으로 나눈 값에 근사한다.

여기서 Z를 키우면 전류가 줄어든다. 이것이 억제의 기본 원리다.

차단기는 차단용량을 넘는 전류를 안전하게 끊지 못하므로 전류를 줄여야 한다.

한류리액터의 원리

한류리액터는 고장 경로에 직렬 리액턴스를 추가해 전류를 제한한다.

추가 리액턴스가 분모에 더해지므로 단락전류가 줄어든다.

단, 리액턴스는 정상 운전 때 전압강하가 허용 범위 안에 들도록 정한다.

그래서 리액턴스 값은 정상 전압강하와 고장 전류 제한, 두 조건으로 정한다.

계산 예제

이번에는 전원 측이 3,000MVA인 경우를 계산해 보자.

전원 측 %임피던스는 0.33%이고, 변압기 6%와 합하면 6.33%다.

고장 용량은 약 158MVA다. 차단용량 250MVA 이하이므로 여유가 있다.

여기에 리액터 4%를 더하면 고장 용량은 약 97MVA로 줄어든다.

리액터 설치 효과

리액터를 설치하면 같은 전원 조건에서 고장 용량이 달라진다.

설치 전 약 158MVA가 설치 후 약 97MVA로 낮아진다. 방향이 맞는지 확인한다.

대책 비교와 한류형 퓨즈의 단점

답안에는 장점만 쓰지 말고 한계도 함께 쓴다.

한류 리액터는 차단기 교체 없이 용량 부족을 해소하지만 전압강하와 손실이 늘어난다.

한류저항기는 전류 제한이 빠르지만 정상 시에도 저항 손실과 발열이 생긴다.

한류형 퓨즈는 고속 차단이 강점이다. 다만 재투입이 불가능하다는 단점이 있다.

다음 문제로 직접 풀어 보자.

정리

퓨즈 문제의 정답은 고속 차단이다. 장점이므로 단점이 아니다.

단락전류 억제는 임피던스를 키워 사고전류를 줄이는 원리에서 출발한다.

대책별 특징을 구분하고 재투입 불가 같은 한계도 함께 쓴다.

설계 단계에서 단락용량을 미리 검토하는 것이 핵심이다.