반갑습니다. 김대호교수입니다.
퍼센트 임피던스 법에서 사용되는 용어들이 서로 비슷하여 많은 수험생분들이 혼란을 겪는 부분입니다. 이 개념을 명확히 정리하고 넘어가야 앞으로의 계산 문제에서 헷갈리지 않을 수 있습니다.
결론부터 말씀드리면, 수험생께서 이해하신 내용 중 일부는 맞지만, **'정격용량', '기준용량', '차단용량', '단락용량'**의 의미를 명확히 구분해야 혼란을 피할 수 있습니다. 각 용어의 정확한 의미와 관계를 설명해 드리겠습니다.
퍼센트 임피던스 법의 핵심 용어 정리
가장 많이 혼동하시는 용어들을 먼저 정리해 보겠습니다.
- Pn (기준용량, Base Capacity)
의미: %임피던스 값을 계산하기 위해 기준으로 삼는 용량입니다. 여러 기기가 연결된 복잡한 계통을 해석할 때, 각기 다른 임피던스 값을 하나의 통일된 기준으로 비교하기 위해 설정하는 **'계산상의 기준값'**입니다.
선정: 보통 계통에서 가장 용량이 큰 변압기의 '정격용량'을 기준용량으로 잡지만, 계산 편의상 10MVA 또는 100MVA 등으로 임의로 설정할 수도 있습니다.
- Ps (단락용량, Short-circuit Capacity)
의미: 전력계통의 특정 지점에서 3상 단락 사고가 발생했을 때, 그 지점으로 공급되는 사고 전력의 크기를 의미합니다. 즉, '사고의 크기'를 나타내는 계산값입니다.
차단용량과의 관계: 이 계산된 단락용량(Ps )보다 크면서 가장 가까운 표준 규격의 **'차단기'**를 선정하게 됩니다. 즉, **Ps 는 차단기 그 자체의 용량이 아니라, 차단기 선정을 위해 계산하는 '사고 용량'**입니다.
- 정격용량 (Rated Capacity)
의미: 변압기, 발전기 등 개별 전기기기 명판에 적혀있는 그 기기 자체의 고유한 용량을 의미합니다.
- 차단용량 (Breaking Capacity)
의미: 차단기가 차단할 수 있는 최대 단락용량을 의미하며, 이는 차단기의 **'정격(규격)'**입니다. 차단기의 차단용량 ≥ 계통의 단락용량(Ps) 관계가 성립해야 합니다.
질문에 대한 답변 및 정리
이제 질문 주신 내용을 위 용어 정의에 맞춰 다시 정리해 보겠습니다.
Z% = 정격용량 / 차단용량 이 맞나요?
아닙니다. 정확한 표현은 다음과 같습니다.
%Z (퍼센트 임피던스) = (Pn / Ps) × 100 = (기준용량 / 단락용량) × 100
즉, 퍼센트 임피던스는 기준용량에 대한 단락용량의 비율을 의미합니다.
여기서 알 수 있듯이, %Z가 작을수록 단락용량(Ps , 즉 사고의 크기)은 커집니다. (서로 반비례 관계)
정격용량 = 기준용량 인가요?
같을 수도 있고, 다를 수도 있습니다.
단일 변압기 문제: 변압기 1대만 주어진 문제에서는 보통 그 변압기의 '정격용량'을 '기준용량(Pn )'으로 잡고 계산합니다. 이 경우는 두 용량이 같습니다.
여러 기기가 연결된 문제: 여러 변압기나 선로가 연결된 계통에서는 계산의 통일을 위해 하나의 '기준용량(Pn )'을 정하고, 각 기기의 '정격용량'을 기준으로 한 %Z 값을 이 새로운 기준용량에 맞게 환산해 줍니다. 이 경우는 '정격용량'과 '기준용량'이 다릅니다.
차단용량 = 실제용량 인가요?
이 표현은 혼란을 유발하므로 사용하지 않는 것이 좋습니다. 용어를 정확히 정리하면 다음과 같습니다.
단락용량(Ps ): 사고 시 발생하는 전력의 크기. 계산을 통해 구하는 값입니다.
차단용량: 단락용량(Ps )을 차단하기 위해 선정하는 차단기의 규격(정격). 계산된 단락용량보다 큰 표준값을 선정합니다.
최종 요약
공식 Ps = (100 / %Z) * Pn 에서 각 항목의 정확한 의미는 다음과 같습니다.
Ps: 단락용량 (계산으로 구하는 사고의 크기)
Pn: 기준용량 (계산을 위해 설정하는 기준값)
%Z: 기준용량(Pn ) 기준의 퍼센트 임피던스
이 공식으로 단락용량(Ps )을 계산한 후, 그 값보다 큰 표준 규격의 '차단기(차단용량)'를 선정하는 것이 문제 풀이의 전체 흐름입니다.
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