다음은 345 [kV] 변전소의 단선도와 주요 제원이다. 각 물음에 답… | 전기기사 실기 2019년 2회 기출유형문제 기출문제 상세 페이지

다음은 345 [kV] 변전소의 단선도와 주요 제원이다. 각 물음에 답하시오.

[주변압기] 단권변압기 345 [kV]/154 [kV]/23 [kV] (Y-Y-△), 166.7 [MVA]×3대 ≒ 500 [MVA]. OLTC부 %임피던스(500 [MVA] 기준) : 1차~2차 10 [%], 1차~3차 78 [%], 2차~3차 67 [%].
[차단기] 362 [kV] GCB 25 [GVA] 4,000~2,000 [A] / 170 [kV] D.S 4,000~2,000 [A] / 25.8 [kV] VCB (　) [MVA] 2,500~1,200 [A].
[단로기] 362 [kV] D.S 4,000~2,000 [A] / 170 [kV] D.S 4,000~2,000 [A] / 25.8 [kV] D.S 2,500~1,200 [A].
[피뢰기] 288 [kV] LA 10 [kA] / 144 [kV] LA 10 [kA] / 21 [kV] LA 10 [kA].
[분로 리액터] 22 [kV] sh.R 30 [MVAR].
[임피던스 회로] 345 [kV] 모선과 154 [kV] 모선 사이가 등가 T회로로 주어지며, 외부 계통 임피던스는 345 [kV] 모선측 0.4 [%], 154 [kV] 모선측 0.67 [%], 23 [kV] 모선측

Z_L

이다.

(1) 345 [kV]측 모선 방식은?
(2) ①번 기기(분로 리액터)의 설치 목적은?
(3) 주변압기 등가 %임피던스(

Z_H

Z_M

Z_L

)를 구하고, ②번 22.9 [kV] VCB의 차단용량을 계산하시오. (임피던스 회로는 100 [MVA] 기준)
(4) 345 [kV] GCB 내장 계전기 BCT의 오차계급이 C800일 때 부담은 몇 [VA]인가?
(5) ③번 차단기(모선연락 차단기)의 설치 목적을 설명하시오.
(6) 주변압기 1Bank(단상×3) 증설 병렬 운전 조건 4가지를 쓰시오.

해설

(1) 2중 모선방식의 1.5 차단기방식

(2) 페란티 현상 방지 (장거리·심야 경부하 시 진상전류로 인한 수전단 전압 상승 억제)

(3) ① 등가 %임피던스 — 100 [MVA] 기준 환산

Z_{HM}=10\times\dfrac{100}{500}=2

[%],

Z_{HL}=78\times\dfrac{100}{500}=15.6

[%],

Z_{ML}=67\times\dfrac{100}{500}=13.4

[%]

Z_H=\dfrac{1}{2}(Z_{HM}+Z_{HL}-Z_{ML})=\dfrac{1}{2}(2+15.6-13.4)=2.1

[%]

Z_M=\dfrac{1}{2}(Z_{HM}+Z_{ML}-Z_{HL})=\dfrac{1}{2}(2+13.4-15.6)=-0.1

[%]

Z_L=\dfrac{1}{2}(Z_{HL}+Z_{ML}-Z_{HM})=\dfrac{1}{2}(15.6+13.4-2)=13.5

[%]
② VCB 차단용량 — 23 kV측 설치점까지 전체 %임피던스

\%Z=13.5+\dfrac{(2.1+0.4)(-0.1+0.67)}{(2.1+0.4)+(-0.1+0.67)}=13.96

[%]
23 [kV] 기준전류

I_n=\dfrac{100\times 10^3}{\sqrt{3}\times 23}=2510.22

[A] 이므로 단락전류는

I_s=\dfrac{100}{\%Z}\times I_n=\dfrac{100}{13.96}\times 2510.22\times 10^{-3}=17.98

[kA]
차단기 정격전압은 제원의 25.8 [kV]이므로 차단용량은

P_s=\sqrt{3}\times V_n \times I_s=\sqrt{3}\times 25.8\times 17.98=803.47

[MVA]

(4) C800은 정격전류 20배(

5\times20=100

A)에서 단자전압 800 V를 뜻하므로

Z=\dfrac{800}{5\times20}=8

[Ω], 부담

=I^2 Z=5^2\times8=200

[VA]

(5) 모선 전환 시 일시적 단락사고를 막고, 모선 점검을 무정전으로 하기 위함이다.

(6) 변압기 병렬운전 조건
① 극성이 같을 것
② 권수비(정격전압)가 같을 것
③ %임피던스 강하가 같을 것
④ 저항·리액턴스의 비가 같을 것
(3상은 추가로 위상각 변위·상회전 방향이 같을 것)

[해설]

모선 방식 — 그림처럼 #1·#2 BUS 두 모선을 쓰는 2중 모선 1.5 차단기방식으로, 두 회선이 차단기 3대를 나눠 써서 차단기를 점검할 때도 정전이 없다.
분로 리액터 — 경부하 때 장거리 선로의 진상 충전전류로 수전단 전압이 오르는 페란티 현상을 지상 무효전력으로 상쇄한다.
모선연락 차단기 — 두 모선을 같은 전위로 묶어 모선을 전환할 때 생기는 일시 단락을 막고, 모선 점검도 무정전으로 하게 해 준다.
BCT 부담 — C800은 정격 20배인 100 A에서 800 V라는 뜻이므로 Z=800/100=8 Ω이고, 부담은 5²×8=200 VA이다.
병렬운전 — 극성·권수비·%임피던스 강하·저항/리액턴스비가 같아야 순환전류 없이 부하를 나눈다(3상은 위상변위·상회전도 같아야 한다).

권선 간 %Z를 100 MVA 기준으로 환산(×100/500)한 뒤 등가 T회로로 나눈다.
$Z_{HM}=2,\ Z_{HL}=15.6,\ Z_{ML}=13.4$ [%]
$Z_H=\tfrac{1}{2}(2+15.6-13.4)=2.1,\ Z_M=\tfrac{1}{2}(2+13.4-15.6)=-0.1,\ Z_L=\tfrac{1}{2}(15.6+13.4-2)=13.5$ [%]

23 kV 고장점에서 보면 345 kV측(Z_H+0.4)과 154 kV측(Z_M+0.67)이 병렬이고, 여기에 Z_L이 직렬로 붙는다.
$\%Z=13.5+\dfrac{2.5\times0.57}{2.5+0.57}=13.96$ [%]
$I_n=\dfrac{100\times10^3}{\sqrt{3}\times23}=2510.22$ [A], $I_s=\dfrac{100}{13.96}\times2510.22=17.98$ [kA]
$P_s=\sqrt{3}\times25.8\times17.98=803.47$ [MVA]

혼동 주의: 차단용량은 계통전압 23 kV가 아니라 차단기 정격전압 25.8 kV로 계산한다. 3권선 등가회로에서는 Z_M이 음수로 나와도 정상이다.

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