단락비(Ks), 단락전류(Is), 동기임피던스(Zs), 퍼센트임피던스(%Zs)

1. 단락전류 (Is)

▣ 단락전류 : 전로의 선간이 임피던스가 최소인 상태로 접촉되었을 때 그 부분을 통하여

                  흐르는 큰 전류

  ※ 단락전류는 단락지점 앞쪽에서만 흐른다. (임피던스가 최소이므로 단락지점 뒤쪽으로

      는 전류가 흐르지 않는다)

가. 단락전류값은 단락지점에서 앞쪽 즉 상전압을 단락지점까지의 임피던스로 나누어 산정

      한다.

 

나. 단락전류는 정격전류와의 관계를 이용하여 계산한다.

 

2. 동기 임피던스 (Zs)

 ▣ 동기발전기에서 발전을 하면서 발생하는 임피던스로 발전기 자체가 전압강하를 일으키

     는 임피던스를 말하며 전기자반작용과 누설리액턴스로 구성된다.

 

가. 동기임피던스는 무부하에서 발생하는 임피던스이므로 다음과 같이 계산한다.

     무부하상태라는 것은 단락상태와 같은 의미로 볼 수 있으므로 동기임피던스의 계산식은

     단락전류 계산식의 역 (전류와 임피던스를 바꿈)으로 계산한다.

 

나. 동기임피던스 값은 %Z 산정식으로 부터 계산해 낼 수 있다.

 

3. %동기임피던스 (%Zs)

▣ %동기임피던스 : 무부하상태에서 동기발전기의 동기발전기 자체에서 발생하는 임피던

                          스의 전체 임피던스(정격부하시)에 대한 비율을 말한다. 임피던스와

                          전압과는 비례 관계에 있으므로 이를 비율을 전압비로 산정한다.

                          즉, 정격 상전압에 대한 동기임피던스 전압강하의 비율이다.

 

가. %동기임피던스의 정의 즉, 정격상전압에 대한 임피던스 전압강하 비로 계산한다.

 

나. 위식 정의식을 전압과 전력에 대한 식으로 변환하여 산정할 수 있다.

 

※ 이 때 전압과 전력의 단위는 kV, kVA 단위이다.

 

다. 단락전류 계산식으로 부터 유도해 낼 수 있다.

 

라. 단락비를 이용하여 유도해 낼 수 있다.

 

4. 단락비 (Ks)

 ▣ 단락비는 정격전류에 대한 단락전류의 비율을 말한다.

가. 단락비의 정의에 의하여 산정할 수 있다.

 

나. 단락전류 산정식으로 부터 유도해 낼 수 있다.

 

【기출문제 풀이】

문제 1. 동기리액턴스가 3[Ω], 선간전압이 220[V]일 때 3상 단락전류[A]는 얼마인가 ?

 

문제 2. 여자전류 5[A]에 대한 1상의 유기기전력이 600[V]이고 3상 단락전류가 30[A]

   일 때 동기임피던스[Ω]는 얼마인가 ? ※ 유기기전력은 상전압을 말한다.

 

문제 3. 단자전압이 1000√3 이고 3상 단락전류가 50[A]일 때 동기임피던스[Ω]는 ?

 

문제 4. 8000[kVA], 6000[V]인 동기발전기의 %Z가 80%일 때 동기임피던스는

   얼마인가 ?

 

문제 5. 동기발전기의 %Z가 83%일 때 단락비를 구하여라.

 

문제 6. 출력이 10,000[kVA], 정격전압이 6,600[V]인 동기임피던스가 매상 3.6[Ω]인

   동기발전기의 단락비는 ?

 

5. 단락비와 다른 특성과의 관계

 ▣ 단락비가 크다는 것은 철기계를 의미한다.

   ※ 변압기를 예를 들면 코일 (동선, 구리선)은 작고 철심이 많고 규모가 큰 기계에 해당한

       다.

 

[좋은 점]

 ① %임피던스(%Z)가 작고 동기임피던스(Zs)가 작다.

 ② 전압강하가 작다 (임피던스 강하 = Is · Zs)

 ③ 전압변동율이 작다.

 ④ 전기자 반작용이 작다. (Zs ≒ xs =Xa + Xl)

 ⑤ 공극이 커진다.

 ⑥ 안정도가 좋아 진다.

 ⑧ 과부하 내량이 크다.

 

[나쁜 점]

⑨ 공극이 커지면 규모가 커지게 되고 철기계가 된다. 철기계가 되면 철손이 커지고

    효율이 나빠진다.