배전계통에서 고장계산을 하는 이유 – 건축전기설비기술

다양한 사고 형태의 존재: 배전선로에서 발생하는 사고 중 가장 많은 것은 1선 지락이지만, 이 외에 선간 단락, 2선 지락, 3상 단락 및 단선 사고까지 발생하는 경우가 있습니다.

고장 대비 및 보호계통 적용: 배전계통에서 사고가 발생하면 얼마나 큰 단락 또는 지락 전류가 흐를 것인가를 미리 알아두어야 고장에 대비한 차단기 용량을 결정할 수 있습니다. 또한, 차단기를 동작시키기 위한 보호계전기의 정정(Setting) 등에 이들 사고 전류 값을 사용할 수 있습니다.

종합적 대책 수립: 따라서 고장계산은 배전계통에서 고장 시의 상태를 해석하여 지락·단락 전류의 크기 및 건전상의 전위 상승 등을 수치 계산으로 구함으로써, 고장 시의 상황에 적절히 대처할 수 있게 하기 위한 것입니다.

① 차단기 차단용량 계산
차단기는 3상 단락 전류를 차단할 수 있는 충분한 용량을 가지고 있어야 합니다. 따라서 차단기의 용량을 계산해야 하는데, 차단기 차단용량은 단락 전류의 크기에 따라 결정되므로 주어진 계통의 단락 전류를 계산해야 합니다.

② 계전기 정정
계전기는 지락 전류 또는 과전류의 크기에 따라 정상 상태인지 사고 상태인지를 판별하게 되므로 지락 또는 과전류의 크기를 정확히 계산해야 합니다.

③ 절연강도 결정
지락 또는 단선 사고 등이 발생하면 건전상의 대지전위가 상승합니다. 따라서 이러한 사고 시에 기기의 대지 절연 수준을 결정하기 위해 전위 상승 정도를 계산해야 합니다.

④ 기기의 기계적 과전류 강도
단락 사고로 인해 대전류가 흐르면 기기에 큰 전자기계력이 작용하여 기기를 파손시킬 수도 있습니다. 따라서 어느 정도의 단락 전류가 흘러 어느 정도의 기계력이 발생할 것인가를 계산하여 기기의 기계적 강도를 결정해야 합니다.

⑤ 기기의 열적 과전류 강도
단락 사고 시 대전류에 의해 발생하는 줄열(Joule’s heat)로 인해 기기의 절연이 소손될 수 있으므로, 어느 정도의 단락 전류가 어느 정도의 시간 동안 흐를 것인가를 계산하여 열적 과전류 강도를 결정해야 합니다.