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전기공사산업기사 송전계통의 고장 — 단락용량과 지락전류

송전계통의 고장은 단락과 지락으로 갈린다. 단락이 나면 %임피던스로 단락용량을 구하고, 한 선이 대지에 닿는 지락이 나면 대칭좌표법으로 전류를 구한다. 중성점 접지와 유도장해도 같은 계통에서 함께 다룬다.

2026-10-23 기준 · 전기공사산업기사 대시보드

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시험에 이렇게 나온다

출제기준 단원 「송전계통의 고장」의 공개 문제 2개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
유도장해 설명 판별1유도전압이 무엇에 비례하는지 가리기
중성점 접지 목적 판별1접지의 부작용을 옳지 않은 설명으로 가리기

뜻

단락용량은 고장점에서 본 %임피던스가 작을수록 커진다. 기준용량을 %Z를 소수로 바꾼 값으로 나누어 구한다. %Z를 백분율 그대로 넣으면 결과가 100배 어긋나므로 반드시 소수로 환산한다. 계통 전압이 함께 주어져도 기준용량과 %Z만 있으면 단락용량이 바로 나온다.

변압기의 2차측 단락도 같은 원리다. 정격용량을 %Z의 소수값으로 나누면 단락용량이 나온다. %Z가 작을수록 단락용량은 커진다. 단상 2선식은 전류가 두 가닥을 지나므로 왕복 임피던스를 한 가닥 값의 2배로 잡고 전압의 제곱을 그 크기로 나눈다.

차단용량에서 정격차단전류를 구할 때는 차단용량을 √3과 전압의 곱으로 나눈다. 1선 지락전류는 대칭좌표법으로 구하며 영상·정상·역상 임피던스의 합으로 나눈다. 이때 전압은 선간전압을 √3으로 나눈 상전압을 쓴다. 선간전압을 그대로 넣으면 전류가 √3배 부풀려진다.

대칭좌표법에서 고장 종류마다 세 성분의 관계가 정해진다. 1선 지락은 영상·정상·역상 전류가 모두 같고, 2선 단락은 영상이 0이며 정상과 역상이 같다. 3상 단락은 정상분만 남고 영상·역상은 0이 된다. 세 성분이 모두 같은 경우는 1선 지락으로 본다.

중성점 접지는 대지전위 상승을 억제해 절연을 경감하고 계전기가 확실히 동작하게 한다. 소호리액터 접지는 지락 아크를 빨리 꺼준다. 다만 접지를 하면 지락전류가 커져 차단기의 차단용량은 경감되지 않고 오히려 늘어난다. 유도장해에서 유도전압은 통신선 전체 길이가 아니라 전력선과 통신선이 평행하게 접근한 구간의 길이에 비례한다.

예제

단락용량 문제는 기준용량과 %Z만 주고 전압을 곁들여 계산을 흔든다. 100MVA 기준에 %Z가 25%이면 100을 0.25로 나누어 400MVA가 된다. %Z를 소수로 바꾸지 않으면 결과가 100배 어긋난다.

1선 지락전류는 상전압을 쓰는지가 갈림길이다. 선간전압 6600V를 √3으로 나눈 상전압에 3을 곱하고, 영상·정상·역상 임피던스 합의 크기로 나눈다. 선간전압을 그대로 넣으면 √3배 큰 함정 수치가 나온다.

승압 문제는 전압비를 먼저 구한다. 3300V에서 5700V로 올리면 전압비가 약 √3이고, 같은 전선으로 손실을 같게 유지하면 공급전력은 전압비의 제곱인 약 3배가 된다. 전압비를 그대로 답으로 고르면 틀린다. 중성점 접지 목적 문제는 차단용량을 경감시킨다는 선지를 옳지 않은 것으로 가려낸다.

대표 기출 3문항

3상3선식 소호리액터접지방식에서 1선의 대지정전용량을 C[μF], 상전압 E[KV], 주파수 f[Hz]라 하면 소호리엑터의 용량은 몇 KVA인가?

  1. πfCE2×10⁻³
  2. 2πfCE2×10⁻³
  3. 3πfCE2×10⁻³
  4. 6πfCE2×10⁻³
정답과 해설 보기

정답 ④ · 3상 3선식 계통에서 소호 리액터(Petersen coil)는 1선 지락 사고 시 지락 전류를 보상하여 아크를 소호하기 위해 사용됩니다. 소호 리액터의 용량은 각 상의 대지 정전 용량 C, 상전압 E, 주파수 f에 대해 3상분의 합인 3 * (1/2 * fCE^2 * 10^-3)이 아닌, 오답 선지와 비교하여 유도되는 식이나 표준식 3 * 2πf * C * E^2 * 10^-3와 비슷한 형태이나, 보기의 단위 계수와 관계없이 파생된 식 중 지락 전류 보상 조건(ωL = 1/3ωC)을 적용하면 3πfCE^2 형태가 도출되나, 문제의 보기 4번(6πfCE^2)이 주어진 정답이므로 이에 따릅니다.

소호리액터 용량은 Q = E·(3ωCE) = 3ωCE² = 6πfCE²[VA], 단위 보정해 6πfCE²×10⁻³[kVA] → ④

66kV 송전계통에서 3상 단락고정이 발생하였을 경우 고장점에서 본 등가 정상임피던스가 100MVA기준으로 25%라고 하면 고장 피상전력은 몇 [MVA]가 되는가?

  1. 250
  2. 300
  3. 400
  4. 500
정답과 해설 보기

정답 ③ · 문항은 %임피던스로부터 고장 피상전력을 계산하는 문제이다. 고장 피상전력은 기준 MVA를 %Z의 소수로 나눈 값이므로 100 MVA ÷ 0.25 = 400 MVA가 된다.

고장 피상전력 = 기준 용량 ÷ (%Z/100), 100MVA ÷ 0.25 = 400MVA이다.

지락 고장 시의 이상전압이 최저인 접지 방식은?

  1. 소호리액터 접지식
  2. 비접지식
  3. 고저항접지식
  4. 직접접지식
정답과 해설 보기

정답 ④ · 문제는 지락 고장 시 이상전압이 가장 낮은 접지 방식을 묻는다. 중성점을 직접 접지하면 지락 시 건전상 전압 상승이 가장 작아 이상전압이 최저가 되므로 직접접지식이 정답이다.

지락 시 이상전압은 비접지식이 최대이고, 중성점 직접접지식에서 최저가 된다.

자주 묻는 물음

단락용량은 어떤 식으로 구하나요?
기준용량을 %Z를 소수로 바꾼 값으로 나누어 구한다. %Z가 작을수록 단락용량은 커진다.
1선 지락전류를 구할 때 전압은 무엇을 쓰나요?
선간전압을 √3으로 나눈 상전압을 쓴다. 3E를 영상·정상·역상 임피던스 합으로 나눈다.
세 성분 전류가 모두 같으면 어떤 고장인가요?
1선 지락으로 본다. 2선 단락은 영상이 0이고, 3상 단락은 정상분만 남는다.
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