단락 고장 전류는 매우 위험하며 차단기에서 근접한 곳이나 먼 곳이나 상관 없이 가능한 빠르게 차단되어야 한다. KEC 212.5에 따르면 단락 고장 발생이 가능한 모든 지점에서 계산하여야 하고 고장 전류는 KS C IEC 60909 표준에 따라 계산하여야 하며 자세히 알아보겠습니다
KEC 212.5 단락 고장 전류 보호
예상 단락 고장 전류의 결정 예상 결정 방법은 단락 고장이 발생 가능한 모든 지점에서 계산하여야 한다.
차단기에 근접한 곳과 먼 곳의 단락 고장 전류 크기는 다르게 계산되며 단락 고장 전류의 계산은 KS C IEC 60909 표준에 따라 계산한다.
KSC IEC 60909 표준은 평형 또는 불평형 단락 고장 전류를 계산한다
일반적으로 최대와 최소 단락전류는 크기가 다르고, 두 가지의 단락고장전류를 계산하여 기기 정격과 차단기 설정에 적용한다
차단기의 정격 차단 용량, 정격 투입 용량, 정격 단시간 내 전류, 정격 피크 내전류 차단기 이외의 전기설비는 정격 단시간 열전류, 정격 동적 전류를 선정한다 최소 단락 전류는 계전기, 퓨즈 선정, 차단기 선정, 전동기 시운전에 기준이 된다 다음과 같은 항목을 고려해야 한다
최소 고장 단락 전류 계산 시 고려 사항
1) VOLTAGE FACTOR 적용할 때 고장점에서의 등가전압원을 전원측 임피던스로 나눈다
2) 발전장치와 네트워크 피더의 고장기여전류가 발생한다 최대 고장전류 계산 시에는 기여전류가 최대로 되는 조건으로 최소 고장전류 계산 시에는 기여전류가 최소로 되는 조건으로 한다
3) 선로저항의 온도를 계산한다 최대 고장전류 계산 시에는 선로 저항의 온도를 20도로 적용 최소 고장전류 계산 시에는 선로 저항의 온도를 절연물에 따라 다르게 적용
- XLPLE : 250도
- PVC 300sq 이하 : 160도
- PVC 300sq 미만 : 140도
4) 전동기의 고장기여전류가 발생한다 최대 고장전류 계산 시에는 기여전류를 포함하는 조건으로 최소 고장전류 계산 시에는 기여전류가 없는 조건으로 한다
원거리와 근거리 전원 특성을 고려해야 한다 고장점에서 발전기 까지 거리에 따라 달라진다 원거리 발전기는 교류 대칭분 단락전류의 실효값이 시간의경과에 따라 변화가 없고 안정상태의 단락전류는 초기대칭단락전류와 같다 오직 직류성분만 0으로 감소한다
근거리 발전기는 직류성분과 교류 성분 모두가 감소한다
이 감소율은 전원측 등가임피던스의 R, X 비율에 따라 결정된다
근접전원 교류 감쇄는 회전기의 감쇄, 비동기 전동기의 감쇄 2가지가 있다
임피던스 보정계수의 적용은 4가지 종류가 있다
발전기 보정계수
변압기 보정계수
부하 시 탭절환 장치가 있는 발전 UNIT 보정 계수
부하 시 탭절환 장치가 없는 발전 UNIT 보정 계수
전원 계통의 3가지 구성
전원계통의 구성은 3가지로 나뉜다
1) 단일 전원은 단락 고장이 발생한 경우 고장기여전원이 발전기, 발전유닛, 네트워크 피더 중 하나의 전원으로부터 공급되는 고장을 말한다
2) Non-mesh 계통은 단락고잔전류에 기여한 전원이 2개 이상이고 그 계통이 수지상일 때 단락전류는 개별 분기단락전류의 벡터 합이 된다
3) mesh 계통은 망상의 회로망 내에서 고장이 발생하였을 때 고장기여전류는 회로 망내에 발전기, 변압기, 전동기 및 선로의 접속 형태를 고려한다
단락고장 전류 피크 치
단락고장전류 peak 값은 차단기 투입용량 및 기계적 강도를 선정하기 위한 것으로 계통에 따라 다르게 계산한다
단일 또는 Non mesh 계통
- I(p) = Root (2) x k x i”(k)
- I”'(k) = 초기 교류 대칭 잔락전류의 실효값
- k = 비대칭계수 (=1.02 +0.98e^(-3R/x)
Mesh 계통
k값이 달라지는데 결정한 k 값으로 사용한다
1) 방법 A 균일한 R/X 비율을 사용할 때 네트워크의 모든 Branch에서 가장 작은 R/X Ratio를 적용한다
2) 방법 B 단락지점에서 R/X 비율을 적용하는 방법은 복소 임피던스를 사용하여 계통을 축약하고 안전율 1.15를 곱한다 k= 1.15 x 비대칭계수 (=1.02 +0.98e^(-3R/x) 3)
3) 방법 C 등가 주파수를 사용하는 방법은 R/X를 낮은 주파수로 계산하여 주파수 종속 배율을 곱한다 R/X = R(c)/X(c) x f(c)/f fc 등가주파수 (50Hz = 20Hz, 60Hz =24Hz)