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불평형 전류나 고장전류가 발생하면 온전한 기기운용이 어려울 수 있습니다. 따라서 고장전류가 발생하면 이를 해석하여 방지하는 것이 중요합니다.
비대칭 결함 유형:
1. SLG(Single-Line-to-Ground)(단선지락) 결함:
SLG 고장의 경우 한 위상 도체가 접지 또는 접지된 물체와 접촉하여 해당 위상과 접지 사이에 고장 경로를 생성합니다.
2. Line-to-Line(LL)(선간단락) 결함:
LL 결함은 로드 임피던스를 우회하여 두 개의 위상 도체가 서로 접촉할 때 발생합니다.
3. 이중 라인 대 접지(DLG) 고장:
DLG 고장은 SLG 고장과 LL 고장의 조합으로, 한 위상 도체와 중립 또는 접지가 모두 고장 경로에 포함됩니다.
비대칭 결함의 영향:
1. 전압 불균형:
비대칭 고장은 시스템의 전압 불균형을 초래할 수 있습니다. 고장 유형 및 위치에 따라 나머지 정상 단계의 전압이 불균형 상태가 되어 전원이 불균일하게 분배되고 연결된 부하에 대한 잠재적 문제가 발생할 수 있습니다.
2. 전류 불균형:
비대칭 결함의 결함 전류는 세 단계에 걸쳐 크기와 위상각이 같지 않습니다. 이러한 전류 불균형은 전기 장비에 과도한 스트레스를 주고 보호 장치가 걸려 넘어질 수 있습니다.
3. 음의 시퀀스(negative sequence) 구성 요소:
비대칭 고장은 시스템에 음의 시퀀스 구성 요소를 발생시킵니다. 이러한 구성 요소는 불균형 자기장, 모터 과열 및 전압 불안정을 야기할 수 있습니다.
4. 과도 현상:
비대칭 결함은 전압 강하, 전압 상승 및 전류 파형의 과도 현상과 같은 과도 현상을 발생시킬 수 있습니다. 이러한 과도현상은 민감한 장비의 작동에 영향을 미칠 수 있으며 전문적인 보호 조치가 필요할 수 있습니다.
결함 분석:
이러한 불평형 고장전류를 해석하기 위하여 고장전류를 대칭 성분으로 분해하여 영상분(zero sequence), 정상분(positive sequence), 역상분(negative sequence)로 해석한다.
1. 영상분 회로(zero sequence):
3상을 일괄한 것과 대지 간에 단상 교류 전압을 인가했을 때 전류가 흐를 수 있는 범위의 회로를 영상분 회로라 한다. 즉 대칭 회로에서 3상의 전류의 합은 0이 되어야 하지만 불평형 회로에서의 3상 전류의 합은 0이되지 않고 고장전류가 발생하게 되는데 이렇게 고장전류가 발생되는 회로를 영상분 회로라고 한다.
2. 정상분 회로(positive sequence):
3상 회로에서 정상분 전압을 가했을 때 전류가 흐를 수 있는 범위의 회로이다. 정상분 전류는 3상 전류의 위상과 동일하여 실제 모터를 구동하는데 사용되는(토크를 발생하는) 실질적인 전류이다.
3. 역상분 회로(negative sequence):
3상 회로에서 역상문 전압을 가했을 때 전류가 흐를 수 있는 범위의 회로이다. 역상분 전류는 3상 전류와 역상순으로 적용되기 때문에 모터 구동을 방해하는(토크 발생을 방해하는)전류가 된다.
따라서 온전히 기기를 구동하기 위해서는 영상분과 역상분을 최소화하는 방법을 적용해야 한다.
완화 및 예방:
1. 시스템 설계:
적절한 접지 방법, 장비 선택 및 결함 전류 제한 조치를 포함한 적절한 시스템 설계를 통해 비대칭 결함의 가능성과 영향을 줄일 수 있습니다.
2. 유지보수 및 테스트:
보호 릴레이를 포함한 장비의 정기적인 유지보수, 검사 및 테스트는 장비가 올바르게 작동하고 결함에 대응할 준비가 되어 있는지 확인하는 데 도움이 됩니다.
3. 접지 관행:
저저항 접지와 같은 효과적인 접지 시스템은 결함 전류를 제한하고 비대칭 결함의 심각성을 완화할 수 있습니다.
4. 결함 모니터링:
전압, 전류 및 위상각과 같은 전원 시스템 매개 변수를 지속적으로 모니터링하면 비대칭 결함의 초기 징후를 식별하고 적시에 시정 조치를 취할 수 있습니다. 비대칭 고장은 특정 시스템 및 고장 조건에 따라 다른 결과를 초래할 수 있습니다. 시스템 신뢰성을 유지하고 장비를 보호하며 직원의 안전을 보장하기 위해서는 상세한 분석과 적절한 보호 조치가 필수적입니다.