[스크랩] 단락전류 종류와 억제 대책

단락전류 일반사항

가. 정의

단락전류란 전로의 선간이 임피던스가 작은 상태로 되어 그 부분을 통해서 흐르는 큰 전류라 정의하고 있다.

나. 본론

1. 단락전류의 영향


1. 계통의 안정도 저해.
2. 전기기계기구의 열적,기계적 파손 유발.
3. 전로의 소손.
4. 통신선에의 유도장해.

2. 단락전류에 의해 결정되는 값.


1. 차단기의 차단용량.
2. 전기기기의 열적,기계적 강도.
3. 보호계전기의 형식 및 정정.
4. 시스템 경제성,안정성을 맞추기 위함.

3. 단락전류의 표준규격


1. 국내의 경우 : 5초 14배
2. 외국의 경우 : 1.8초 18배

4. 단락전류의 종류

단락전류는 대칭분과 비대칭분으로 구분한다.

4-1. 대칭 단락전류

단락전류중에서 교류분만을 가르킨다. 단락시험시에 흐르는 전류는 차단기 투입시점에 관계없이 필히 "0"으로부터 급격히 크게 흐르기 시작한다. 그림1에 있어서  0→a'→b'와 같이 흐를 것 같지만 실제로는 0→a→b와 같이 흐른다. 이것은 0, 0'와 같은  0, 0''인 전류가 흐르므로 0''c와 같이 흐르는 전류를 직류분 전류라 하고  0', a', b'와 흐르는 전류는 교류분 전류라 한다. 실제의 단락전류는 교류분에 직류분이 포함되어 나타난다. 따라서 그림2와 같이 上방향(또는 下방향)으로 흐르게 된다. 직류분 전류의 감쇠속도는 회로의 저항치 R 및 Reactance X 의 比 R/X에 관계한다.
이 경우 고압이상의 차단기에 있어서는 발호치의 시점, 저압 Fuse 및 배선용차단기에 있어서는 단락발생 순시로부터 1/2 Cycle 시점에 있어서 직류분 및 교류분전류를 감안하여 다음과 같이 2가지로 표현한다.

교류분 전류치를 X, 직류분 전류치를 Y로 했을 때 아래식과 같이 표현한다.



대칭단락전류
비대칭단락전류

차단전류치는 대칭치 또는 비대칭 어느쪽으로 표현해도 상관없다. 그러나 각종 규정에 있어서 차단기, 퓨즈 등의 정격차단전류는 대칭치로 나타내고 있다. 단, 저압의 배선용차단기에서는 일부 비대칭치로 나타내는 경우가 있다. 대칭치와 비대칭치 사이에는 회로의 R/X 比에 의해서 정해지는 비대칭계수 (K1)에 따라서 다음식과 같은 관계가 있다.

비대칭치 = K1 × 대칭치

직류회로의 경우는 발호치前의 전류치를 말한다. 또 Y/X를 직류분 함유율 이라고 말한다.

4-2. 비대칭단락전류

단락전류중의 교류분을 X, 직류분을 Y로 한 경우 로 나타낸 것을 비대칭단락전류라 한다.

[표] 단락전류의 종류

단락전류의 종류		적용
대칭 단락전류	대칭 단락전류 실효치	교류분만의 실효치를 표시. ACB, MCCB, FUSE 선정시 기준전류
비대칭 단락전류 (직류분을 포함한 단락전류)	최대 비대칭 단락전류 실효치	비대칭 단락전류의 실효치가 최대가 되는 투입 위상에 있어서의 값 전선, CT등의 열적강도 검토시 기준전류로 사용
	최대 비대칭 단락전류 순시치	비대칭 단락전류의 순시치가 최대가 되는 투입 위상에 있어서의 값 직렬기기의 기계적강도 검토시의 기준전류
	3상평균 비대칭 단락전류 실효치	3상에서 각상 비대칭 단락전류는 투입위상이 다르므로 직류분 함유율도 다르다. 따라서 각 상의 비대칭 단락전류 실효치의 평균한 값.

4-3. 규약 단락전류

저압용 배선용 차단기 및 Fuse의 단락시험을 하는 경우 피시험물 대신에 임피던스가 거의 없는 접촉편으로 바꾸어 놓고 회로를 단락했을 때에 흐르는 전류치가 예를 들면 대칭치로 나타내어 5000A 인 회로에 피시험펀을 설치하여 안전하게 차단할 수 있으면 실제로는 3500A에서 차단을 완료했어도 대칭치 5000A의 차단용량이 있는 것으로 본다.

다. 단락전류 억제 대책

계통 분리 (전원 분리)	건설비가 저렴하다. 차단기용량은 작아지나, 계통분리가 될 때까지 단락전류가 과대해 진다. 인터록으로 회로가 복잡해진다. 차단 후 재 투입시 재 병렬투입 필요.
변압기 임피던스 조정	일반적으로 사용하지 않고 있다.
한류리액터 설치	계통에 한류 리액터를 설치하여 단락전류를 억제하는 방법으로 저압회로에 직렬로 넣어 MCB등의 개폐기 선정에 자유도를 주는 방식이다. 일반적으로 불변 인덕턴스를 갖는 공심형과 옥외용으로 유입형이 있다. 설치방법에는 직렬 리액터 설치방법과 분로리액터 설치방법이 있다. 저압회로에서 흔히 사용하는 방법으로 전압 변동률이 커진다.(고압회로에는 사용하지 않는 것이 좋다) 분기회로에 적용시 차단기와 달리 결상이 방지된다. 전력공급의 연결성과 안전성이 퓨즈보다 좋다. 대 용량 전원까지 사용이 가능하고 MCCB와 선택성 있는 보호협조가 가능하다. 손실이 증가, 전압변동율 증가 및 설치면적이 필요하다. 적용 : 기존설비 증설로 단락용량 증가시 적합.
캐스캐이드 방식	회로의 단락용량이 분기회로 차단기보다 크게 되는 곳에서 적용하며, 주 회로 차단기로 후비보호하는 방식으로 22kv계통에서 많이 사용되고 있다. 캐스캐이드방식으로 할 경우에는 주 차단기와 분기 차단기와의 협조가 긴밀히 이루어져야 효과가 있으므로 제조회사의 판정에 의하는 것이 좋다. 채용시 주 회로 차단기의 순시요소의 전류치는 분기회로 차단기 정격차단용량의 80% 이하로 유지하고 회로의 단락용량은 캐스캐이드 용량을 넘지 않도록 하여야 한다. 캐스캐이드 방식은 단락전류 10KA 이상의 회로에서 적용한다. 캐스캐이드가 되기 위한 조건
한류퓨즈에 의한 백업차단	직렬기기의 경제적인 설계가 가능하며 열적 충격은 1/30, 기계적충격은 1/5로 감소된다.
계통연계기	계통 연계기는 일종의 가변 임피던스 소자로서 계통에 직렬로 삽입하여 평상시에는 낮은 임피던스로 潮流를 자유로이 통과시키고 사고시에는 높은 임피던스로 단락전류를 억제시키는 방법. 평상시 임피던스 = XL과 XC의 직렬회로로서 합성 리액턴스 XN = 0.25·(XL+XC) 한류시 임피던스 = XL과 XC의 병렬회로로서 합성 리액턴스 XN = (XL·XC) ÷ (XL+XC) 대 용량 설비에 적용하며, 설치방법은 수전점, 급전피더, 모선과 모선사이, 변압기2차 등에 직결설치 방법이 있다. 특징  - 단락사고 발생시 단락전류를 억제시켜 계통의 단락전류를 억제한다. - 설치된 차단기를 교체하지 않고 계통용량을 늘릴 수 있다. - 정전범위가 축소되어 공급신뢰도가 향상된다. - 전압변동이 거의 없다. - 응답속도가 빠르다.(0.5㎐이내에서 한류동작) - 차단기가 고장전류 차단 후 연계기는 즉시 평상시 회로로 회복된다.

 

출처 : 전기와 소방

글쓴이 : 태극전사 원글보기

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