강의노트 3상 단락 사고 고장 계산 절차

3상 단락 사고의 고장 계산 절차는 다음과 같습니다.

• 시스템 기준 용량을 선정한다.
• 각 임피던스를 시스템 기준 용량을 기준으로 환산한다.
• 전원에서 사고 지점까지의 임피던스값을 합산한다.
• 단락 전류와 단락 용량을 계산한다.

각 단계별 사항을 알아보겠습니다.

1. 기준 용량의 선정

다음과 같은 점을 고려하여 시스템 전체에 적용되는 기준 용량을 선정합니다.

• 발전기나 송전선로 및 변압기의 임피던스 값은 단위법 혹은 퍼센트법으로 표시되어 있다.
• 이들 값은 실제값을 기준값으로 나눈 다음, 기준값은 이를 그대로 적용하고 퍼센트값은 이값에 100을 곱하여 퍼센트 값으로 변환한 다음 사용한다.
• 문제는 각 기기들의 기준용량이 달라 퍼센트값을 그대로 사용할 수 없다.
• 따라서 하나의 기기의 정격용량 혹은 대표적인 값을 하나 선정한다. 이 기준 용량을 시스템 기준 용량이라고 한다.

2. 시스템 기준 용량을 기준으로 한 % 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 합니다. 다음 식을 이용하여 각자 자기 용량을 기준으로 계산된 퍼센트 임피던스 값을 시스템 기준값을 기준으로 한 값으로 변환하여 줍니다.

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

• $S_n^\mathrm{sys}$ : 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

3. 전원에서 사고 지점까지의 임피던스값을 합산

위의 과정을 통하여 구한 각 기기의 퍼센트 임피던스를 모두 합산하여 전원에서 사고 지점까지의 총 임피던스를 계산합니다.

4. 단락 전류와 단락 용량을 계산

전원에서 사고 지점까지의 총 임피던스를 $Z_S$ 라 하면, 다음 식을 이용하여 단락 전류와 단락 용량을 계산합니다.

$$\color{red} I_S = \frac{100}{\% Z_S} I_n$$

$$\color{red} S_S = \frac{100}{\% Z_S} S_n^\mathrm{sys}$$