[펌] 고장전류계산 및 보호계전기정정관련 ? 고장전류 계산방법((Fault Current) (%Z법, 옴법, 단위법))

제목 : 고장전류 계산에 사용되는 Ohm법

PU법, %Z법에 대한 계산방법.

1. 고정전류 계산의 목적

1) 차단기의 선정에 활용된다.

- 차단기의 종류 선정시 활용

- 차단기의 설치 위치 선정시 활용

- 차단기의 Setting시 활용

- 그 외 차단기의 정격 선정시 활용

2) 고장전류(Fault Current)억제 대책 검토시 활용

3) 설비간의 보호협조 관련 검토시 활용

- 절연 협조에 관한 것

- 과전류 협조에 관한 것

- 지락전류에 대한 협조

4) 변류기(Current Transformer)의 과전류강도에 대한 검토

5) 각 Cable 및 Busbar(모선)굵기 선정 시 활용

2. 고장전류의 계산 Mathods

1) 옴 법

2) %Z 법

3) P.U 법

4) 대칭좌표법

5) 클라크 법

일반적으로 %Z 법이 가장 많이 사용이 되어 진다.

3. Specifying Fault Current Mathods

1) Percentage Mathod(퍼센트 임피던스 법)

⑴ %Z를 구하는 방법

%Z = (IZ/E)×100 = (EIZ/E²)×100 = (P₁Z/E²)×100

= (P₁Z/10E²) = (P₃Z/10V²)

여기서 E는 상전압을, V는 선간전압을 말한다.

I는 정격전류이고, Z는 임피턴스임

P₁은 단상 용량이고, P₃은 3상 용량을 말함.

⑵ 단락전류를 구하는 방법

Is = (100/%Z)×In [A]

여기서 In는 정격전류를 말한다.

2) Per-Unit Mathod(퍼유닛=단위 법)

⑴ 단위법은 %Z를 100으로 나눈 값과 같다.

P.U = (E/IZ) 또는 P.U = (%Z/100)

⑵ 단락전류를 구하는 방법

Is = (1/P.U)×In [A]

3) Ohm Mathod(옴 법)

⑴ 임피던스 구하는 방법

Z = E/In [ohm] 또는 Z= %ZE/100In

⑵ 단락전류를 구하는 방법

Is = E/Z [A] = E/(Zg+ZL+Zℓ) [A]

여기서 Zg는 발전기의 임피던스, ZL은 부하의 임피던스,

Zℓ은 선로의 임피던스가 된다.

4. The following is an example of Fault current Calculation

Mathods

[Question]

154KV/22.9KV 50MVA 3상 변압기의 임피던스가 0.4PU일 때

2차측 환산 X[Ohm]과 정격운정 중의 단락전류 및 단락용량

을 계산하여라.

[Answer]

계산 방법에는 %Z법, Ohm법, PU법이 있는데 여기서 %Z법

에의해 계산을 하기로 하겠다.

1) 문제에서 2차측 전압은 22.9KV이고 3상 용량은 50MVA이고

변압기의 임피던스는 0.4PU로 주어져 있다.

2) 0.4PU는 단위법이므로 %Z로 환산한 값은 다음과 같다.

%Z = 0.4PU * 100 = 40[Ohm]

3) 실제의 리액턴스 값을 계산하면 3상의 %Z식인

%Z = (P₃Z/10V²) [Ohm]에 의해 리액턴스를 구하여야

한다.

4) 3)식에서 Z를 구하기 위해 식을 변경하면

Z = %Z10V²/P₃= (40×10×22.9²)/(50×10³) = 4.1952[ohm]

5) 3상 단락전류를 구하기 위해서는 먼저 정격전류를 계산하여

야 한다.

In = P/√3 * V = 50×10³/√3 * 22.9 = 1260.59 [A]

= 1.26[KA]

6) 3상 단락전류를 계산하면

Is = (100/%Z)×In = (100/40)×1260.59 = 3151.47 [A]

= 3.15 [KA]

※ 단락전류는 정격전류의 2.5배가 흐르게 된다.

7) 3상 단락용량을 계산하면

Ps = √3 V Is = √3 * 22.9 * 3.15 = 124.94 [MVA]

Ps = 100Pn/%Z = (100*500)/40 = 125 [MVA]

※ Reference

1) Ohm Mathod에 의한 계산방법

ⓐ 상기 %Z법 풀이의 4)에서 Z를 구했으므로 생략하고

Z값은 4.1952 [Ohm]을 적용한다.

ⓑ 단락전류는 다음과 같이 계산한다.

Is = E/Z = V/(√3 * Z) = 22.9/(√3*4.1952)

= 3.15 [KA]

ⓒ 단락용량은 7)번과 같이 계산하면 된다.

2) PU Mathod(단위법)에 의한 계산방법

ⓐ 문제에서 PU는 0.4PU로 주어져 있음

ⓑ 단락전류는 다음과 같이 계산한다.

Is = In/PU = 1.26/0.4 = 3.15 [KA]

ⓒ 단락용량은 7)번과 같이 계산하면 된다.

5. 단락전류에 영향을 미치는 Factor(요소)

Is = (100/%Z)×In = (100/%Z)×(P/√3 * V ) [A]

1) 설비용량(변압기용량)에 의한 변화한다.

2) 설비기기의 %Z에 의해 변화된다.

3) 2차 정격전압에 의해 변화된다.

; 하지만 변압기 용량과 2차 정격전압은 변경하기 어려운 상수

로 본다면 결론적으로 %Z에 의한 단락전류는 가장 큰 영향을

받게 된다.

여기서 %Z는 선로의 임피던스, 변압기의 임피던스, 각 기기의

기여전류에 단락전류 증가가 포함되며, 선로의 임피던스는 선

로의 거리에 의해서 또는 Cable의 굵기, 단심/3삼이나 케이블

또는 버스덕트인지에 따라 생각해 볼 수 있고 변압기의 임피

던스는 Maker에 설계시 %Z값을 주어 설계되게 하면 된다.

하지만 변압기 임피던스를 무작정 많이 올리게 된다면 변압기

의 효율 및 전압변동율 및 자체 열적인 영향에 문제가 발생될

수 있으므로 신중 검토가 이루어 져야 하겠다.

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