중성점접지방식

전기기사 필기 2016년 1회 40번

Q: 지락 임피던스 $Z_{gf}$가 영상 등가회로에서 $3Z_{gf}$가 되는 이유는 무엇인가요?

1선 지락 고장 시 지락점을 통해 흐르는 고장 전류는 영상 전류의 3배($I_g = 3I_0$)입니다. 전압 강하를 맞추기 위해 영상 회로에서는 임피던스를 3배로 환산하여 $3Z_{gf}$로 적용합니다.

과목 / 챕터	전력공학 / 송·배전방식과 설비 및 운용
인지 유형	calculation
난이도	Level 3

Q문제

그림과 같은 전력계통의

154 [k V]

송전선로에서 고장 지락 임피던스

Z_{g f}

를 통해서 1선 지락고장이 발생되었을 때 고장점에서 본 영상 %임피던스는? 단, 그림에 표시한 임피던스는 모두 동일용량,

100 [M V A]

기준으로 환산한 %임피던스임

유사 문제 링크

2010-1-q21 2006-1-q35 2008-1-q22 2015-1-q25 2008-1-q29

선택지 분석

Z_{0} = Z_{l} + Z_{t} + Z_{G}

오답 함정 분석

변압기의 \Delta 결선으로 인해 발전기 측 영상 임피던스

Z_{G}

는 포함되지 않으며, 지락 임피던스

Z_{g f}

가 고려되지 않은 오답입니다.

Z_{0} = Z_{l} + Z_{t} + Z_{g f}

오답 함정 분석

지락 임피던스는 대칭 좌표법의 영상 회로에서

3 Z_{g f}

로 적용되어야 하나, 이를

Z_{g f}

로 잘못 적용한 오답입니다.

Z_{0} = Z_{l} + Z_{t} + 3 Z_{g f}

정답 상세 해설

고장점에서 본 영상 임피던스는 선로와 변압기의 영상 임피던스에 지락 임피던스의 3배를 더한 값인

Z_{0} = Z_{l} + Z_{t} + 3 Z_{g f}

입니다.

•

Step 1: 1선 지락 고장 시 대칭 좌표법에 의한 등가회로를 구성하면 정상, 역상, 영상 임피던스 회로가 직렬로 연결되며, 고장점의 지락 임피던스

Z_{g f}

는 영상 회로에서

3 Z_{g f}

로 환산되어 직렬로 추가됩니다.

•

Step 2: 변압기의 결선이 \Delta-Y 결선이므로, \Delta 결선 측(발전기 측)으로는 영상 전류가 흐르지 못하여 발전기의 영상 임피던스

Z_{G}

와 중성점 접지 임피던스

Z_{GN}

은 영상 등가회로에서 제외됩니다.

•

Step 3: 따라서 고장점에서 전원 측을 바라본 계통의 영상 임피던스는 선로의 영상 임피던스

Z_{l}

과 변압기의 영상 임피던스

Z_{t}

의 합이 되며, 여기에 지락 임피던스 환산분

3 Z_{g f}

를 더하여 최종 영상 임피던스는

Z_{0} = Z_{l} + Z_{t} + 3 Z_{g f}

가 됩니다.

Z_{0} = Z_{l} + Z_{t} + Z_{G} + Z_{GN}

오답 함정 분석

변압기의 \Delta 결선으로 인해 발전기 측 임피던스(

Z_{G}, Z_{GN}

)는 영상 회로에 포함되지 않으며, 지락 임피던스도 누락된 오답입니다.

자주 묻는 질문

변압기가 \Delta-Y 결선일 때 영상 전류는 어떻게 흐르나요?

영상 전류는 동상 전류이므로 \Delta 결선 내에서는 순환하지만 외부로 빠져나가지 못합니다. 따라서 \Delta 결선 측 계통은 영상 등가회로에서 분리됩니다.

지락 임피던스

Z_{g f}

가 영상 등가회로에서

3 Z_{g f}

가 되는 이유는 무엇인가요?

1선 지락 고장 시 지락점을 통해 흐르는 고장 전류는 영상 전류의 3배(

I_{g} = 3 I_{0}

)입니다. 전압 강하를 맞추기 위해 영상 회로에서는 임피던스를 3배로 환산하여

3 Z_{g f}

로 적용합니다.

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