[발송배전기술사] 계통에서 3상 단락 고장 발생 시 선택차단방식에 의한 고장전류 산출 및 차단기 용량 산정!

다음은 발송배전기술사 계산문제 중 계통에서 3상 단락고장 발생 시 선택차단방식에 의한 고장전류 산출 및 차단기 용량의 산출 풀이입니다.

 

[문제] 그림과 같은 계통의 S점에서 3상 단락고장이 발생한 경우 선택차단방식으로 고장전류 및 차단기 C의 용량을 구하시오. 단, 모선전압은 100[kV]이다.

[답]

1. 선택차단방식의 정의

  · 선택차단방식이란 차단기 설치점 좌·우에서 각각 단락이 발생한 경우의 실제 통과 고장용량으로 계산하는 방법을 말

    한다.

 

2. S점에서 3상 단락고장이 발생한 경우 고장전류 산출

  1) 자기용량에 대한 값인 각 부의 임피던스를 기준용량 10[MVA]로 환산한다.

     (1) $G_{1}  발전기 : 20[ \%] \times  \frac{10}{200} =1[ \%]$

          $G_{1} 측 변압기 : 6[ \%] \times  \frac{10}{200} =0.3[ \%]$

     (2) $G_{2}  발전기 : 15[ \%] \times  \frac{10}{100} =1.5[ \%]$

          $G_{2} 측 변압기 : 5[ \%] \times  \frac{10}{100} =0.5[ \%]$

     (3) $G_{3}  발전기 : 8[ \%] \times  \frac{10}{50} =1.6[ \%]$

          $G_{3} 측 변압기 : 4[ \%] \times  \frac{10}{50} =0.8[ \%]$

     (4) 기준용량 $P_{n} = \sqrt{3} V_{n}I_{n}=10[MVA]$ 에서 기준전류 $I_{n}$은 $I_{n} =  \frac{ P_{n}}{\sqrt{3} V_{n}}   =  \frac{ 10 \times  10^{3} }{\sqrt{3} \times 100}   =57.7[A] $

  2) 3상 단락고장전류 산출

    · 각 발전기로 부터 고장점으로 흐르는 고장전류를 각각 $I_{G1}, I_{G2}, I_{G3}$라 하면, 단락고장전류 $I_{S} =  \frac{100}{ \% Z }  \times I_{n}$

      이므로,

      · $I_{G1} = \frac{100}{1+0.3}  \times  I_{n} =76.9I_{n}$

      · $I_{G2} = \frac{100}{1.5+0.5}  \times  I_{n} =50I_{n}$

      · $I_{G3} = \frac{100}{1.6+0.8+2}  \times  I_{n} =22.7I_{n}$

    ∴ 고장전류 $I_{S}$는 $I_{S} =I_{G1} +I_{G2} +I_{G3} =(76.9+50+22.7) \times I_{n}=149.6 \times 57.7=8,632[A]$

  3) 결론

    · 3상 단락고장전류는  $8,632[A]$ 이다.

 

3. 차단기 C의 용량 산정

  1) 차단기 C의 우측 고장점 S로 흐르는 고장전류 중 차단기 C를 통과하는 고장전류 $I_{C1}$은

     · $I_{C1}=I_{G1}+I_{G2}=76.9I_{n}+50I_{n}=126.9I_{n}$ 

  2) 차단기 C의 좌측에서 고장 발생 시 고장점 S로 흐르는 고장전류 중 차단기 C를 통과하는 고장전류 $I_{C2}$은

     · $I_{C2}=I_{G3}=22.7I_{n}$ 

  3)  $I_{C1}  > I_{C2}$ 이므로, 차단기 C의 차단용량 $P_{C}$는 $I_{C1}$에 의해서 정해진다.

       즉, $P_{C} = \sqrt{3} V_{n}I_{C1}= \sqrt{3} V_{n} \times 126.9I_{n}= \sqrt{3} \times  100 \times 126.9 \times 57.7 \times  10^{-3} =1,268[MVA]$ 

  4) 결론

     · 차단기 C의 차단용량은 $1,268[MVA]$ 이상 이어야 한다.

 

4. 끝맺음말

  1) 계통의 S점에서 3상 단락고장이 발생한 경우 선택차단방식의 3상 단락고장전류는  $8,632[A]$ 이고,

  2) 차단기 C의 차단용량은 $1,268[MVA]$ 이상 이어야 한다.

 

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 계산문제로 나올 법한 계통에서 3상 단락고장 발생 시 선택차단방식에 의한 고장전류 산출 및 차단기 용량을 산출해보았습니다.