유도전동기 부하모선에서 IEC 62271-100 표준 고압 차단기 단락전류 정격 선정에 관한 연구

Abstract

Due to the social demand for eco-friendly energy, renewable energy generation power is being connected into the existing power system on a large scale in addition to conventional power plant facilities. Therefore, the power system is continuously expanding, and the short-circuit fault current of the system is also increasing rapidly. The safety interruption capability for power circuit breakers is very important to protect the power system from huge short-circuit currents. Therefore, the prospected maximum short-circuit current of the system should be reasonably calculated and the optimized circuit breaker rating should be selected. This paper proposed an intuitive method to select an optimized IEC 62271-100 high-voltage circuit breaker by calculating a short-circuit current with IEC 60909 when designing high-voltage induction motor load buses in industrial and commercial power systems. Asymmetric DC and symmetric AC decay for short-circuit fault currents phenomena were explained according to the influence of induction motors and the X/R ratio of short-circuit impedance. The variation for rated short-circuit current of IEC 62271-100 standard high-voltage breaker is analyzed regarding tendency and reason. A process of selecting an appropriately rated short-circuit current for the circuit breaker was simulated by assuming various inductive motor quantity and X/R ratio situations in the short-circuit bus. In addition, it was confirmed that the circuit breaker rating is an optimized specification when designing by the proposed method regarding the actual chemical and power generation plant.| 친환경 에너지에 대한 사회적 요구로 재래식 발전소 설비에 더해져 신재생에너지 발전 전력이 대규모로 기존 전력계통에 투입되고 있다. 따라서 전력 시스템은 지속적으로 확장되고 있으며 단락사고시 고장 전류의 크기도 급증하고 있다. 거대한 단락전류로부터 전력계통을 보호하기 위한 전력 차단기에 안전한 차단 능력 확보는 매우 중요하다. 그러므로 전력 시스템에서 예상되는 최대 단락전류를 합리적으로 계산하고 최적화된 차단기 정격을 선정하여야 한다. 본 논문은 산업용 및 상업용 전력계통에서 고압유도전동기 부하모선을 설계할 때 IEC 60909로 단락전류를 계산하여 최적화된 IEC 62271-100 고압차단기를 선정하는 직관적인 방법을 제안하였다. 유도전동기 영향과 X/R 비율에 따른 단락고장 전류의 비대칭 직류 감쇠와 대칭 교류 감쇠 현상을 설명하였고 유도전동기 부하모선에서 IEC 62271-100 표준 고압 차단기 정격 단락전류 선정 기준이 변화되는 경향과 이유를 분석하였다. 단락모선에서 유도전동기 수량과 X/R 비율 상황을 다양하게 가정하여 적합한 차단기 정격 단락전류를 선택하는 과정을 모의하였다. 그리고 실제 화공 및 발전 플랜트에서 제안한 방법으로 차단기 정격을 설계하는 경우에 최적화 된 사양이 되는 것을 확인하였다.