단락고장계산

단락고장계산이란

단락고장계산은 계통에 단락사고가 났을 때 흐르는 단락전류를 구하는 계산이다.

차단기 차단용량, 보호계전기 정정, 케이블과 모선의 강도를 정하는 출발점이다.

시험에서 계산 문제와 논술 문제로 반복 출제되는 핵심 개념이다.

기준값 정하기

단락전류를 구하려면 먼저 기준용량과 기준전압을 정한다.

기준용량은 10 MVA나 100 MVA 같은 둥근 수로 임의로 정하고, 기준전압은 계통의 공칭 선간전압을 쓴다.

두 값이 정해지면 기준전류와 기준임피던스가 식으로 정해진다.

pu 값으로 환산

임피던스를 pu로 바꾸려면 옴 값에 S_B를 곱하고 V_B 제곱으로 나눈다.

변압기 %임피던스는 기준용량이 다르면 기준용량 비율만큼 곱해 환산한다.

이렇게 하면 전압이 다른 계통의 임피던스도 같은 기준에서 합성할 수 있다.

계산 예제

기준용량 100 MVA, 154 kV 계통의 값을 직접 구해 보자.

기준전류는 기준용량을 루트 3과 전압으로 나눈 값으로 약 0.375 kA다.

기준임피던스는 전압의 제곱을 기준용량으로 나눠 약 237.16 Ω이 된다.

같은 기준용량에서 22.9 kV 계통은 기준전류 2.52 kA, 기준임피던스 5.244 Ω이다.

계산 순서

단락전류 계산은 이 순서로 진행된다. 먼저 단선결선도를 작성해 기기와 선로를 연결한다.

다음으로 기준용량과 기준전압을 정하고 기기 임피던스를 pu로 환산해 합성한다.

합성한 임피던스로 기준전류를 나누면 단락전류가 나온다.

마지막으로 차단기 정격차단용량이 계산 단락전류 이상인지 비교한다.

고장 종류와 계산 시점

고장 종류에 따라 계산 방법과 전류 크기가 달라진다.

3상 단락은 세 상이 대칭으로 고장나므로 정상분 회로만으로 계산할 수 있다.

1선 지락과 2선 단락은 대칭분 회로를 연결해야 해서 계산이 복잡하다.

차단 시점 전류는 교류 감쇠분과 직류분을 함께 고려해야 한다.

정리

오늘 배운 단락고장계산의 핵심을 정리한다.

기준용량과 기준전압으로 기준전류와 기준임피던스를 정하고, pu로 환산해 합성한다.

차단기 정격차단용량은 계산된 단락전류 이상으로 선정한다.