강의노트 차단기의 용량 선정

개요

전로에 사고가 발생할 경우 큰 사고 전류가 흐르므로 이를 신속히 차단하여야 합니다.

차단기 용량은 이러한 사고전류를 상정하여 선정하여야 합니다. 차단기 용량을 너무 작게 선정하면 사고 차단에 실패하고 차단기가 파괴될 수 있어 큰 위험이 됩니다. 또한 과다한 용량 산정은 비용의 비약적인 증가로 인한 낭비를 초래하게 됩니다.

따라서 차단기의 용량의 적절한 선정은 중요한 부분이라고 할 수 있습니다. 다음에 차단기 용량을 선정하기 위한 절차를 나타내었습니다.

기준 용량의 선정

발전기나 송전선로 및 변압기의 임피던스 값은 단위법 혹은 퍼센트법으로 표시되어 있습니다. 이들 값은 실제값을 기준값으로 나눈 다음, 기준값은 이를 그대로 적용하고 퍼센트값은 이값에 100을 곱하여 퍼센트 값으로 변환한 다음 사용합니다.

문제는 각 기기들의 기준용량이 달라 퍼센트값을 그대로 사용할 수 없다는 것입니다. 따라서 하나의 기기의 정격용량 혹은 대표적인 값을 하나 선정합니다. 이 기준 용량을 시스템 기준 용량이라고 합니다.

시스템 기준 용량을 기준으로 한 퍼센트 임피던스 값의 변환

앞에서 선정한 시스템 기준 용량을 이용하여 , 각자 자기 용량을 기준으로 계산된 퍼센트 임피던스 값을 공통의 기준값에 대하여 변환하여 주어야 합니다. 공통의 기준값을 시스템 기준용량이라고 하고 개별 기기의 기준용량은 자기용량이라고 할 때 다음 식을 이용하여 변환합니다.

$$\%Z_{\mathrm{sys}} = \dfrac{S_n^\mathrm{sys}}{S_n^\mathrm{self}} \,{\%Z_{\mathrm{self}}}$$

여기에서 각 기호의 의미는 다음과 같습니다.

• $S_n^\mathrm{sys}$ : 시스템 기준 용량
• $S_n^\mathrm{self}$ : 자기 기준 용량
• $\%Z_{\mathrm{sys}}$ : 시스템 기준 용량에 의한 퍼센트 임피던스 값
• $\%Z_{\mathrm{self}}$ 자기 기준 용량에 의한 퍼센트 임피던스 값

고장지점 까지의 합성 임피던스 계산

앞 단계에서 구한 각 기기들의 새로운 퍼센트 임피던스 값을 이용하여 전원으로부터 고장점까지의 합성 임피던스를 계산합니다.

단락 전류 및 단락 용량 계산

앞 단계에서 구한 합성 임피던스 값을 이용하여 단락 전류와 단락 용량을 계산한다. 단락 전류값은 다음 식을 이용합니다.

$$I_S = \frac{100}{\%Z}\, I_n$$

다음 식을 이용하여 단락 용량을 구합니다.

$$S_S = \frac{100}{\%Z}\, S_n^\mathrm{sys}$$