25. 비접지계통에서의 1선지락시 지락전류와 영상전압의 이해

비접지 계통에서의 1선지락 고장시 발생하는 지락전류와 영상전압에 대해 알아보자.

이를 통해, 비접지계통에서 SGR(선택지락계전기)의 감도가 떨어지는 이유에 대해서도 알 수 있다.

 

전체적인 개념을 이해하기 위해서는, 1선지락시의 대칭분 등가회로만 잘 그려도 무난하게 이해할 수 있다.

1선 지락시 대칭분 등가회로는 아래 그림과 같으며, 추후 고장계산 카테고리에서 상세하게 다룰 예정이다.

 

1. 1선 지락시 대칭분 등가회로

· 아래 등가회로와 같이, 1선지락이 발생하게 되면, 대칭분 등가회로에는 정상분과 역상분 그리고 영상분이 존재하며

  이들은 서로 직렬로 연결된다는 것을 반드시 기억해야 한다. 그리고 지락점 저항값(3Rg)도 등가회로 모델링에 넣었다. 

· 그리고, 등가회로에서 영상분의 3Rn과 C는, 아래와 같이 비접지계통에서 GPT 1차측 중성점접지의 저항값과 건전상의 

  대지정전용량이 서로 병렬연결되어 있으므로, 이를 등가 병렬회로로 나타낸 부분이다.

   그리고, 중성점접지저항의 Rg에는 지락전류(Ig=3Io)가 지나가므로 3Rn으로 표시했으며, 

   지락발생점 저항 Rg에도 지락전류가 흐르므로 3Rg 로 표현한 것이다. 

   * C : 상당 정전용량

   * 3Rn : CLR 상당 1차 환산 저항

   * 3Rg : 지락점 저항

 

· 그리고, 위의 등가회로를 더 간략하게 해석하기 위해, 아래 그림의  오른쪽과 같이 더 간략한 등가회로로 변환해준다.

  간략화된 등가회로를 통해 더 쉽게 개념을 잡을 수 있으며, 영상분임피던스(Z0)을 구하는 식을 도출할 수 있다.

  참고로, 병렬회로 혹은 C가 들어간 회로는 어드미턴스의 역수로 병렬 합성저항을 구하는 것이 편리하다.(아래 필기 참고)

   ※ 참고로, 더 간략한 등가회로로 변환 시 다음과 같은 가정을 전제로 한다.

       - Z0에 해당하는 3Rn과 C의 합성임피던스가, 정상분과 영상분보다 훨씬 크다. ()

          - Z0(영상분임피던스) ≫ Z1(정상분임피던스) = Z2(영상분임피던스)

          - 그래서, 정상분과 영상분은 무시해도 좋다. (∴ Z1=0(단락회로), Z2=0(단락회로))

 

 

2. 1선 지락전류(Ig) 산출식

· 영상전류(I0)의 3배가 지락전류(Ig)이다.

· 공식을 도출하는 과정으로, 문자로 표현되어 복잡해 보이지만 숫자로 계산하면 금방 결과가 나오기 때문에,

  한번 훑어보고만 넘어가고, 다음의 내용만 기억해두자. 

   - 만약, 1선 완전지락이 발생한 경우(Rg=0), 지락전류 Ig=Ir+jIc이다. (지락전류=저항성전류+충전전류)

 

 

3. 영상전압(V0) 산출식

· 영상분임피던스(Z0)에 걸리는 단자전압(E)을 영상전압(V0)이라고 한다.

  즉, 영상분임피던스(Z0)와 지락점저항(3Rg) 중에서, 영상분임피던스(Z0)에 분압되어 걸리는 단자전압이다.

· 참고로, 선택지락계전기(SGR) 감도가 저하되는 원인은 바로 영상전압의 감소이다.

  (보호계전기_26번 게시글의 상세 설명 참고)

 

4. 요약

· 결국, 비접지계통에서의 지락전류를 구하기 위해서는 영상전류를 구할줄 알아야 하며, 영상전류를 구하기 위해서는

  1선 지락시 대칭분 등가회로를 그리고 이해할 줄 알아야 하며, 이를 통해 계산된 영상전류의 3배가 지락전류가 된다.

· 또한, 1선지락시 영상전압의 감소 여부에 따라, 비접지계통에서의 선택지락계전기(SGR) 감도저하 원인이 된다는 것을

  다음 {보호계전기-26번} 게시글에서 좀 더 자세히 알 수 있다.