중성점 접지방식에서의 유효접지 개념 및 조건

국내 전력계통은 고장전류 제한 및 차단을 위해 중성점 접지방식을 채택하고 있습니다.

중성점 접지방식은 전력계통규모에 따라 비접지 또는 직접접지를 사용합니다.

중성점 접지방식에서의 유효접지 개념 및 조건에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

 

핵심요약입니다.

1. 유효접지 ① : 1선 지락고장시 건전상 전위가 상전압 1.3배 이하
2. 유효접지 ② : 1선 지락고장시 건전상 전위가 선간전압 75% 이하
3. 저항접지 : 지락보호 용이, 열적 스트레스 발생

 

 

1. 유효접지 개념

 

유효접지의 개념은 두 개로 나누어 볼 수 있습니다.

 

#개념 1

전력계통에서 1선 지락고장시 건전상의 전위가 상전압의 1.3배 이하가 되어야 합니다.

이를 위해 중성점 임피던스를 억제한 중성점 직접접지방식을 사용합니다.

 

• 1선 지락시 건전상의 전위 ≤ 1.3 × 상전압

 

#개념 2

1선 지락고장시 건전상의 대지전위가 정상시의 선간전압의 75% 이하로 해야 합니다.

이를 위해 중성점 임피던스를 억제한 중성점 직접접지방식을 사용합니다.

 

• 1선 지락고장시 건전상의 대지전위 ≤ 정상시 선간전압 × 0.75

 

#유효접지, 154kV

① 154kV의 대지전압 = $\frac{154}{\sqrt{3}} = 88.91 [kV]$

② 대지전압 $\times 1.3 = 88.91 \times 1.3 = 115.58 [kV]$

③ $154 \times 0.75 = 115.5 [kV]$

 

즉, 154kV 계통에서는 1선 지락시 건전상의 대지전위가 115.5kV 이상으로 상승하지 않도록 접지하면 유효접지가 됩니다.

 

 

2. 유효접지 조건

 

 

 

유효접지의 조건에 대해서 알아보겠습니다.

1선 지락고장에 의한 이상전압을 수식을 통해 살펴보겠습니다.

 

#1선 지락시 이상전압

1선지락 이상전압

 

3상 1회선 선로에서 a상 지락의 경우 건전상인 c상의 대지전위는

 

유효접지 조건식 1

 

송전선로나 변압기 등 정지기에서의 조건은 다음과 같습니다.

$Z_{1} = Z_{2}, R_{1} \ll X_{1}, R_{2} \ll X_{2}$ 이므로

$R_{1} = R_{2} = 0$으로 하면 식 ①은

 

유효접지 조건식 2

 

위 식 ③에서 $\frac{R_{o}}{X_{1}}$의 값을 0 → 0.5 → 1 → 1.5로 단계적으로 증가시키면서 $\frac{X_{o}}{X_{1}}$의 값을 -10에서 +10까지 변화한 그래프는 아래와 같습니다.

 

유효접지 그래프

 

위 그래프에서 유효접지 조건은 $\frac{R_{o}}{X_{1}} \leq 1, 0 \leq \frac{X_{o}}{X_{1}} \leq 3$ 을 만족해야 합니다.

 

#전력계통 유효접지 검토기준

전력계통의 유효접지는 다음의 3가지 조건에 의해 결정됩니다.

 

1. $\frac{R_{o}}{X_{1}} \leq 1, \frac{X_{o}}{X_{1}} \leq 3$
2. 3상 단락전류 × 0.6 ≤ 1선 지락전류
3. 비접지 중성점의 전위상승 ≤ 상전압 × 85%

 

2025.01.14 - [전기/이론] - 중성점 접지방식의 종류 및 특징 | 직접, 비접지, 저항접지

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