1선 지락사고 고저항 접지 (Single-Wire Earth Fault High Impedance)

 

이번 시간은 지난 시간의 1선지락사고 직접접지에 이어

1선 지락 사고 고저항 접지에 대한 페이저와 사고분석을 하는 시간을 갖도록 하겠습니다.

(1선지락사고의 직접접지 방식과 달리 고저항 접지에서는 앞선 내용과 다른 차이가 있습니다.)

서론은 간단히 하고 본론으로 넘어가겠습니다.

 

1. 1선 지락사고 고저항 접지 페이저 분석

 

 

직접 접지와 저항 접지의 차이점은 

Y결선에 적용되는 저항이 존재한다는 것입니다.

그렇다면 이런 저항이 선로에 어떤 영향을 미치는지 알아보고 페이저를 통해 어떤 성향을 띄는지 파악해 보도록 하겠습니다.

 

 

 

 

 

직접 접지의 경우와 비접지의 경우의 차이

 

전류는 다음과 같이 흐르게 됩니다. 중요한 것은 Zg값이 등가회로에 의해 Z0+ZL이 아닌 Z0+3*Zn이 된다는 사실을 알아야 합니다.

결론적으로 다음과 같이 Ea의 값을 찾을 수 있습니다.

이외의 요소들은 직접접지 방식과 같은 방식으로 구할 수 있습니다. https://retriever12.tistory.com/entry/%EA%B3%A0%EC%9E%A5%EC%A0%84%EB%A5%98-%ED%8C%8C%EC%95%85%ED%95%98%EA%B8%B0-%EC%A7%81%EC%A0%91%EC%A0%91%EC%A7%80%EC%9D%98-1%EC%84%A0-%EC%A7%80%EB%9D%BD%EC%82%AC%EA%B3%A0

고장전류 파악하기 (직접접지의 1선 지락사고)

이전 시간에 다루지 않은 전압 비대칭 부분만 다루고 각 성분의 값을 바로 도출하겠습니다.

(전압의 대칭분과 비대칭분을 계산할 때 각 Z0의 임피던스 값을 Zn+Z0로 바꾸어야 합니다. 그이유는 직접접지의 경우 선로저항만을 계산하여 Z0가 되지만 고저항 접지에서는 영상전류가 중성선 저항부분을 지나게 되므로 Zn+Z0가 됩니다.)

*여기서 비대칭분의 경우 Va, Vb, Vc를 의미하며 대칭분은 V0, V1, V2 를 의마합니다

 

따라서 앞서 V0 =  -Z0*Ea/(Z0+Z1+Z2)의 값에 고저항을 추가하여 계산을 하게 됩니다. 따라서 다음과 같은 식을 얻을 수 있습니다. V0 =  -(Z0+Zn)*Ea/(Z0+Z1+Z2+Zn) 이 되게 됩니다. 여기서 Zn>>Z0를 이용한다면 V0 = -Ea가 되게 됩니다. 다른 값들도 같은 방식을 이용하여 식을 간략화한다면 아래와 같은 식 3개를 구할 수 있게됩니다.

위의 방식으로 대칭분을 구하면 다음과 같이 나타나게 됩니다.

이 대칭분들을 이용하여 비대칭분을 구해낼 수 있습니다.

(본 계산법은 페이저의 위상을 알아보기 위한 약식 계산법입니다. 실제 저항과 리액턴스의 크기에 따라 위상이 달라질 수 있습니다.)

 

 

 

팁)여기서 위의 A^2-1의 위상을 크기로 바꾸게 되면 root3의 값을 얻을 수 있습니다.

이 값을 얻어낼 수 있습니다. 이것을 다시 페이저도로 옮겨서 나타낸다면 다음과 같습니다.

 

 

페이저각도를 이용하여 벡터계산을 한다면 크기는 건전상 B,C상의 상전압이 루트3배가 증가한 것을 볼 수 있습니다.

(추후 벡터계산식에 대해서도 다루어 보겠습니다.) 

 

그렇다면 선간전압은 어떻게 변하였는지 알아 보겠습니다.

 

 

 

 

선간전압은 페이저도를 그렸을 때 위상은 바뀌었지만 크기는 고장이전과 크게 달라지지 않은 모습을 볼 수 있었습니다.다음은 전류의 페이저를 알아보도록 하겠습니다.

 

1선 지락사고 고저항 접지시 페이저의 형태입니다. 여기서 각도n은 발전기의 임피던스와 선로의 저항값의 탄젠트 역함수 값을 갖게 됩니다. 또한 발전기의 대부분의 저항은 리액터스로 이루어져 있기 때문에 지상전류의 형태로 발생하게되 지락전류의 페이저값은 0도에서 -60도 사이에 생성되게 됩니다.

 

결론적으로 고저항접지의 1선 지락 고장의 특징은 다음과 같습니다.

첫 번째 건전상의 상전압이 루트 3배 증가하게 됩니다.

두 번째 선간전압은 고장 이전과 동일 합니다.

세 번째 영상전압은 A상 상전압과 크기가 같고 위상이 반대입니다.

네 번째 지락전류는 지상(위상이 늦음)전류의 형태를 갖게 됩니다.