개념 한 쪽
전기공사기사 계통의 운전 및 신뢰도 — 단락전류 계산과 지락 시 전압
계통의 운전 및 신뢰도 세트는 계통을 연계해 운전할 때의 이득과 대가, 주파수를 유지하는 원리, 퍼센트 임피던스로 3상 단락전류를 계산하는 방법, 비접지 계통 1선 지락 시 건전상 전압을 묻는다.
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뜻
여러 전력계통을 연계해 운전하면 계통들이 힘을 합쳐 전력을 나누므로 고장 대응 능력과 공급의 안정성이 좋아지고 주파수 변화도 완화된다. 반면 연결된 회로에는 더 많은 전류가 흐르므로 고장 시 단락전류가 커지고, 고장의 영향이 퍼질 위험도 함께 늘어난다.
주파수는 발전기의 회전속도로 정해지고, 회전속도는 공급하는 유효전력과 소비하는 전력이 맞지 않으면 변한다. 회전속도를 조절하는 거버너의 밸브 동작이 주파수에 가장 큰 영향을 준다.
3상 단락전류는 정격전류를 구한 뒤 100/%Z를 곱해 구한다. 정격전류는 용량을 √3과 선간전압의 곱으로 나눈 값이고, 단락전류는 정격전류에 100/%Z를 곱한 값이다. 선간전압 22.9kV, 정격용량 100MVA, %Z가 20%인 3상 동기발전기라면 정격전류는 100×10⁶/(√3×22.9×10³)으로 약 2,520A이고, 단락전류는 2,520×100/20으로 약 12.6kA가 된다. %Z가 절반이 되면 단락전류는 2배가 된다.
비접지 계통에서 1선이 완전히 지락되면 중성점 전위가 이동해 건전상의 대지전압이 상전압의 √3배인 선간전압까지 상승한다. 선간전압 22.9kV 계통이면 상전압은 약 13.2kV이고, 건전상 대지전압은 22.9kV가 된다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 연계 운전 — 안정성과 고장 대응은 좋아지지만 단락전류가 커진다. ② 단락전류 계산 — 정격전류를 구하고 100/%Z를 곱한다. 22.9kV·100MVA·%Z 20%이면 약 12.6kA다. ③ 비접지 지락 — 건전상 대지전압이 √3배인 선간전압까지 오른다.
자주 묻는 물음
- 계통을 연계해 운전하면 무엇이 좋아지고 무엇이 나빠지나요?
- 고장 대응 능력과 공급 안정성이 좋아지고 주파수 변화가 완화됩니다. 반면 단락전류가 커지고 고장 영향이 퍼질 위험이 늘어납니다.
- 3상 단락전류는 어떻게 계산하나요?
- 먼저 정격전류를 용량/(√3×선간전압)으로 구하고, 여기에 100/%Z를 곱합니다. 22.9kV·100MVA·%Z 20%이면 약 2,520A의 5배인 약 12.6kA입니다.
- 비접지 계통에서 1선 지락 시 건전상 전압은?
- 상전압의 √3배인 선간전압까지 상승합니다. 22.9kV 계통이면 상전압 약 13.2kV의 √3배인 22.9kV가 됩니다.
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