ANSI/IEEE와 IEC 표준에 따른 고장전류 계산 비교 및 적용에 관한 연구

Abstract

전력계통의 신뢰성과 안정성을 확보한 최적의 전력시스템 구성을 위해서는 계통에서 발생하는 사고에 대한 고장전류를 정확하게 계산하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다. 전력계통 해석에 있어 국내에서 사용하는 고장전류 계산방법은 미국의 ANSI/IEEE와 유럽의 IEC 표준에서 제시하는 방법이 주로 사용되고 있다.

국내 전기설비 기술기준이나 설계기준에서는 정해진 계산 기준이 없었고, 설계회사에서는 ANSI/IEEE와 IEC 표준의 고장전류 계산을 혼용해 오고 있었다. IEC를 기반으로한 KEC가 2021년 제정됨에 따라 국내에서 기존에 주로 사용하던 ANSI/IEEE 표준의 고장전류 계산 방법과 IEC 표준 방법의 차이점을 비교 분석할 필요가 있다. 또한 국내에서 사용되는 전력기기 시험 규격은 IEC 표준 대부분임에도 불구하고 고장전류 계산은 ANSI/IEEE 표준으로 계산되어 전력기기 시험 규격과 고장 계산 표준이 불일치 하는 경우가 있었다.

본 논문에서는 ANSI/IEEE와 IEC 표준의 고장전류 계산 방법을 비교 분석하였으며, 전력계통해석 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 특고압 수용가의 고장전류를 계산한 결과 IEC 고장전류가 ANSI/IEEE에 비해 약 10 % 이상 크게 계산되었으며, 계산 조건을 동일하게 설정하였을 때는 오차가 약 5 % 이내로 발생하였다. 따라서, 고장전류 계산 시 동일한 조건에서 계산이 가능하도록 계산조건의 Factor를 제안하였으며, 기기 시험 규격과 고장전류 계산 표준을 일치시킬 것을 제안하였다.|The power system is a single power system composed of various electrical facilities such as power plants, substations, transmission and distribution lines, and consumer facilities. To configure an optimal power system that secures reliability and stability, it is essential to accurately calculate the fault current for accidents that occur in the system. can be said to be very important. As for the fault current calculation method used in Korea in power system analysis, the methods presented by ANSI/IEEE in the US and IEC in Europe are mainly used.

There was no set calculation standard in the domestic electrical equipment technical standards or design standards, and design companies have been using the fault current calculations of the ANSI/IEEE and IEC standards together. As the IEC-based KEC is enacted in 2021, it is necessary to compare and analyze the differences between the ANSI/IEEE standard fault current calculation method and the IEC standards method, which have been mainly used in Korea.

Although the IEC standard dominates the power device test standards used in Korea, there are many cases in which the power device test standards and the fault current calculation standards are inconsistent, such as the calculation of the fault current by the ANSI/IEEE standard. In addition, the ANSI/IEEE standard shows a lot of difference in the result value depending on the designer's skill level because technical details are distributed in various codes.

In this paper, we propose the application of fault current calculation conditions and fault calculation standards for power device rating selection, protective relay protection coordination, and wire cross-section selection, and use Power Tools, a power system analysis simulation program, to analyze the ANSI/IEEE and IEC standard methods. The failure calculation results were compared and verified.