강의노트 고장 계산의 개요

사고의 종류

전력 시스템 운영자는 전력 시스템이 정상 상태에서 3상 평형 상태를 유지하도록 노력합니다. 그런데 전력 시스템에는 다양한 사고가 발생할 가능성이 높습니다.

특히 송전 선로는 노출되어있기 때문에 사고가 가장 자주 발생합니다. 낙뢰가 송전 선로에 침입하여 절연을 파괴시키는 사고가 생기기도 하고 강풍이 송전탑을 넘어뜨리는 사고가 생기기도 하며, 나무가 송전선 위로 넘어져서 사고가 나기도 합니다.

계통 사고와 같은 비정상적인 상태에서는 전력 시스템은 불 평형이 될 수 있습니다. 다음은 전력 시스템의 전형적인 사고를 나열하였습니다.

불평형 사고

• 1선 지락 사고(single line to ground fault, SLG fault)
• 선간 단락 사고(line-line fault, LL fault)
• 2선 지락 사고(double line ground fault, DLG fault)

평형 사고

• 3상 (단락) 사고(three phase fault)

가장 흔한 종류의 선로 사고는 1선 지락 사고이고, 그 다음으로 선간 단락 사고와 2선 지락 사고가 종종 일어나며 가장 심각한 사고인 평형 삼상 사고가 발생하기도 합니다.

고장 계산의 목적

전력 시스템에 사고가 발생할 경우 대비하여 전력 시스템을 보호하기 위해서는 사고 상태의 전력 시스템에 대하여 분석하여 차단기의 정격 용량과 차단기를 동작시킬 계전기의 동작점을 정확히 설정하여야 합니다.

고장 계산의 주 목적은 다음과 같습니다.

• 차단기의 용량 결정
• 보호 계전기의 정정
• 통신선 유도장해 추정

해석 방법

평형 사고

평형 사고는 3상 단락 사고가 유일합니다. 이 사고는 최악의 사고로서 차단기의 용량 결정이나 계전기 정정에 있어서 아주 중요합니다.

3상 단락 사고는 평형 상태이기 때문에 하나의 상만 해석하면 되므로 등가적인 단상 회로를 해석하여 고장 계산을 합니다.

불평형 사고

불 평형 고장 계산에는 대칭 좌표법(symmetrical component method) 을 사용합니다. 이 방법은 문제를 간단하게 해결할 수 있게 해 줄 뿐만 아니라 사고가 났을 때 전력 시스템이 반응하는 방식에 대해 더 잘 이해할 수 있도록 해 줍니다.