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24-2그림은 3상 154[kV] 계통의 회로도이다. 점 F에서 3상 … | 2024년 전기산업기사실기(필답형) 2회차 기출문제 상세 페이지

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그림은 3상 154[kV] 계통의 회로도이다. 점 F에서 3상 단락고장이 일어났을 때의 단락전류를 구하려고 한다. 아래 조건을 보고 물음에 답하시오. (단, 송전선로의 %ZTL\%Z_{TL}은 A-F 구간에 해당하며, 그 밖의 조건은 무시한다.)

G1 G2 T1 T2 F

[조건]

① 발전기 G1G_1 : SG1=20S_{G1}=20[MVA], %ZG1=30\%Z_{G1}=30[%] / G2G_2 : SG2=5S_{G2}=5[MVA], %ZG2=30\%Z_{G2}=30[%]

② 변압기 T1T_1 : 11/154[kV], 20[MVA], %ZT1=10\%Z_{T1}=10[%] / T2T_2 : 6.6/154[kV], 5[MVA], %ZT2=10\%Z_{T2}=10[%]

③ 송전선로 : 154[kV], 20[MVA], %ZTL=5\%Z_{TL}=5[%]

(1) 정격전압과 정격용량을 각각 154[kV], 100[MVA]로 할 때의 정격전류 InI_n을 구하시오.

(2) 기준용량 100[MVA]로 환산한 %ZG1\%Z_{G1}, %ZG2\%Z_{G2}, %ZT1\%Z_{T1}, %ZT2\%Z_{T2}, %ZTL\%Z_{TL}을 각각 구하시오.

(3) 점 F에서 본 합성 %임피던스를 구하시오.

(4) 점 F에서의 3상 단락전류 IsI_s를 구하시오.

(5) 점 F에 시설할 차단기의 차단용량을 구하시오.

해설

(1) 374.90[A]

(2) %ZG1=150\%Z_{G1}=150[%], %ZG2=600\%Z_{G2}=600[%], %ZT1=50\%Z_{T1}=50[%], %ZT2=200\%Z_{T2}=200[%], %ZTL=25\%Z_{TL}=25[%]

(3) 185[%]

(4) 202.65[A]

(5) 54.05[MVA]


[해설]

(1) 기준용량 100[MVA], 기준전압 154[kV]에 대한 정격전류는

In=Pn3Vn=100×1063×154×103=374.90I_n=\dfrac{P_n}{\sqrt{3}\,V_n}=\dfrac{100\times 10^{6}}{\sqrt{3}\times 154\times 10^{3}}=374.90 [A]

(2) %임피던스는 기준용량에 비례하므로 %Znew=%Z×PnPold\%Z_{new}=\%Z\times\dfrac{P_n}{P_{old}}로 환산한다.

%ZG1=30×10020=150\%Z_{G1}=30\times\dfrac{100}{20}=150[%], %ZG2=30×1005=600\%Z_{G2}=30\times\dfrac{100}{5}=600[%]

%ZT1=10×10020=50\%Z_{T1}=10\times\dfrac{100}{20}=50[%], %ZT2=10×1005=200\%Z_{T2}=10\times\dfrac{100}{5}=200[%], %ZTL=5×10020=25\%Z_{TL}=5\times\dfrac{100}{20}=25[%]

(3) G1G_1-T1T_1 계열(150+50=200150+50=200[%])과 G2G_2-T2T_2 계열(600+200=800600+200=800[%])이 모선에서 병렬이 되고, 거기에 선로 25[%]가 직렬로 붙는다.

%Z=200×800200+800+25=160+25=185\%Z=\dfrac{200\times 800}{200+800}+25=160+25=185 [%]

(4) Is=100%ZIn=100185×374.90=202.65I_s=\dfrac{100}{\%Z}\,I_n=\dfrac{100}{185}\times 374.90=202.65 [A]

(5) Ps=100%ZPn=100185×100=54.05P_s=\dfrac{100}{\%Z}\,P_n=\dfrac{100}{185}\times 100=54.05 [MVA]

검산하면 3×154×103×202.65=54.05×106\sqrt{3}\times 154\times 10^{3}\times 202.65=54.05\times 10^{6}[VA]로 (4)와 (5)가 서로 맞아떨어진다. 차단기는 이 값 이상의 정격차단용량을 갖는 것을 골라야 한다.

계통 전압을 154[kVA]로 적어 놓은 교재가 있는데, 용량 단위로는 In=100×1063×154I_n=\dfrac{100\times 10^{6}}{\sqrt{3}\times 154}이 되어 37만[A]라는 성립할 수 없는 값이 나온다. 조건과 풀이가 모두 154[kV]를 쓰고 있으므로 전압 154[kV]가 맞다.

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