중성점 접지방식의 종류와 목적

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1 출제 포인트 — 이렇게 나옵니다

38회 시험 중에서 21번 나왔습니다

2010~2022년 기출 38회 시험 기준

출제 회차 2010년 1차 · 2010년 2차 · 2011년 1차 · 2011년 2차 · 2011년 3차 · 2012년 1차 · 2012년 2차 · 2014년 2차 · 2014년 3차 · 2015년 2차 · 2015년 3차 · 2016년 3차 · 2017년 1차 · 2017년 3차 · 2019년 2차 · 2020년 2차 · 2020년 3차 · 2021년 1차 · 2021년 2차 · 2021년 3차 · 2022년 2차

2 쉬운 설명

중성점 접지방식은 변압기나 발전기의 중성점(Y결선에서 세 상이 한 점에 모이는 곳)을 땅과 어떻게 연결하느냐에 따라 나눈 방식이다. 직접접지·저항접지·소호리액터접지·비접지가 있고, 중성점을 배전선을 따라 여러 지점에서 땅에 연결하는 다중접지도 있다. 접지의 목적은 지락 사고 때 건전상(사고가 나지 않은 상)의 전압이 오르는 것을 줄여 이상전압을 억제하고, 선로·기기의 절연 수준을 낮추며, 보호계전기가 지락 사고선을 신속·정확하게 감지해 선택 차단하게 하는 것이다. 접지의 목적을 묻는 문항(2010-03-07 시행 34번, 2017-03-05 시행 37번)의 해설은 여기에 과도 안정도의 증진(고장 때 계통이 흔들리는 것을 막는 효과)도 목적으로 든다. 송전 용량을 늘리는 일은 접지의 목적이 아니고, 코로나 방지도 아니다. 코로나는 전선 표면의 전기장이 셀 때 생기며 전선을 굵게 하거나 복도체를 쓰는 등 전선 쪽 대책으로 줄인다.

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직접접지방식은 중성점을 저항이나 리액터 없이 도선으로 땅에 바로 연결하는 방식이다. 중성점이 땅에 굳게 묶여 중성점 전위가 낮게 눌려 있으므로 1선 지락 때 건전상의 전압이 거의 오르지 않는다. 변압기 권선은 선로 쪽일수록 걸리는 전압이 높고 중성점에 가까울수록 낮으며 절연은 걸리는 전압이 높은 곳일수록 두껍게 해야 하므로, 중성점 쪽 권선의 절연을 얇게 하는 단절연이 가능하다. 단절연이 가능한 이유는 중성점 전위가 낮기 때문이다. 고장전류가 크다는 것, 지락전류의 역률, 보호계전기 동작이 확실하다는 것은 절연 두께를 정하는 이유가 아니다. 건전상 전압 상승이 작아 선로와 기기의 절연 수준을 낮출 수 있어 변압기 및 부속 설비의 중량과 가격을 낮출 수 있고, 이것이 직접접지를 초고압 송전선에 채용하는 이유(계통의 절연레벨을 낮출 수 있으므로)이다. 그래서 「기기의 절연레벨을 상승시킬 수 있다」는 직접접지에 대해 틀린 설명이다.

직접접지에서는 지락전류가 가장 크다. 1선 지락 때 다른 접지방식에 비해 지락전류가 최대가 되고, 이 큰 전류 덕분에 보호계전기가 사고를 확실히 감지해 어느 선인지 골라 끊을 수 있다(작아서가 아니라 커서 확실하다). 지락 보호 계전기의 동작이 가장 확실한 방식이 직접 접지식이다. 대신 직접접지 방식을 다룬 문항(2015-08-16 시행 28번 등)의 해설은 지락전류가 저역률 대전류여서 과도 안정도 면에서 불리하다고 하고, 차단기가 끊어야 할 전류와 부담도 커지며, 인접 통신선의 유도장해도 비접지방식보다 크다. 그래서 「보호계전기가 신속히 동작하므로 과도안정도가 좋다」, 「1선 지락전류가 적어 차단기의 차단능력이 감소된다」는 직접접지에 대해 틀린 설명이고, 직접접지를 묻는 문항(2015-08-16 시행 28번)에서 과도 안정도 증진은 직접접지와 관계가 없는 것이다. 다만 앞의 접지 목적 문항(2010-03-07 시행 34번, 2017-03-05 시행 37번)의 해설은 과도 안정도 증진을 접지의 목적으로 들어 두 서술이 어긋나 보이며, 이 장은 어느 쪽이 맞다고 단정하지 않고 문항별 해설대로 적는다.

비접지방식은 중성점을 땅에 연결하지 않는 방식으로 보통 Δ 결선이며 33 kV 이하의 단거리 송배전선로, 저전압의 짧은 선로에 쓴다. 중성점이 땅과 이어져 있지 않아 1선 지락 때 땅으로 빠진 전류가 되돌아올 길은 전선과 대지 사이의 정전용량뿐이므로, 비접지방식의 지락전류는 이 정전용량으로 흐르는 충전전류이다. 이 전류는 작아서 인접 통신선의 유도장해도 작지만 보호계전기가 확실히 움직이기 어렵다. Δ 결선이라 변압기 1대가 고장 나도 남은 2대로 V-V 결선 운전을 할 수 있다는 것도 비접지방식의 특징이다.

비접지에서 1선이 지락되면 건전상의 대지전압이 평소의 $\sqrt{3}$ 배까지 오른다. 상전압을 $E$ , 선간전압을 $V$ 라 하면 $V=\sqrt{3}E$ 이고, 평상시 각 선의 대지전압은 상전압이다. 한 선이 지락되면 그 선이 대지와 같은 전위가 되어 대지전압이 거의 0 으로 떨어지고, 건전한 두 선은 지락된 선과의 선간전압을 그대로 대지에 대해 받으므로 대지전압이 $E$ 에서 $\sqrt{3}E$ 로 커진다. Δ 결선 3상 3선식 선로나 Δ-Δ 결선 변압기를 쓴 비접지 선로에서 모두 같다. 그래서 건전상의 절연이 그만큼 높은 전압을 견뎌야 한다.

저항접지는 중성점에 저항을 달아 지락전류를 제한하는 방식으로, 저항이 클수록 지락전류가 작아진다. 저항접지 중 고저항 접지방식의 저항은 100~1000 Ω 이다. Y결선에서 1선 지락이 나면 그 상의 전압, 곧 상전압이 중성점 저항에 걸리므로 $I_{g}=\frac{E}{R}$ 이고 저항은 $R=\frac{V/\sqrt{3}}{I_{g}}$ 이다. 정격전압 6600 V 는 선간전압이므로 먼저 상전압(선간전압을 $\sqrt{3}$ 으로 나눈 값, 약 3810 V)으로 바꾼 뒤 지락전류로 나눈다. 지락전류를 100 A 로 제한하려면 약 3810 V 를 100 A 로 나눈 약 38 Ω 의 저항이 필요하다.

3 이 개념이 나온 기출문제

해설·법령 근거까지 가입 없이 보실 수 있습니다. 최신 5개년 문항은 여기 나오지 않습니다.

4 체크리스트 + 암기팁

암기팁 직접접지: 계전기 확실 · 절연 저감 · 단절연 / 과도 안정도는 불리. 단절연의 이유는 중성점 전위가 낮기 때문.

암기팁 지락 전류 크기: 직접접지 최대, 소호 리액터 접지 최소. 건전상 전압 상승: 직접접지가 가장 작다. 비접지 1선 지락: 고장 상 ↓ · 건전 2상 ↑(

\sqrt{3}

배).

함정 주의 저항접지에서는 선간전압을 그대로 쓰지 않고 상전압을 쓴다:

\displaystyle R=\frac{V/\sqrt{3}}{I_{g}}

— 상전압을 지락전류로 나눈다.

직접접지방식에서 변압기 단절연이 가능한 이유는 중성점 전위가 낮기 때문이다. 고장 전류가 크다거나, 지락 전류가 저역률이라거나, 보호 계전기 동작이 확실하다는 보기는 절연 두께를 정하는 이유가 아니다.
직접접지의 장점은 1선 지락 때 건전상 전압이 거의 오르지 않고, 지락전류가 커서 계전기 동작이 확실하며 선택 차단이 가능하고, 기기의 절연 수준을 낮출 수 있으며, 단절연 변압기를 쓸 수 있고, 변압기 및 부속 설비의 중량과 가격을 낮출 수 있다는 것이다.
직접접지에 대한 틀린 설명은 지락전류가 적다거나, 차단기의 차단능력이 감소한다거나, 과도안정도가 좋다거나, 기기의 절연레벨을 상승시킬 수 있다는 것이다. 직접 접지를 다룬 문항(2015-08-16 시행 28번)에서 관계가 없는 것은 과도 안정도 증진이다(접지의 목적을 묻는 문항은 아래 항목 참고).

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1선 지락 때 건전상의 전압 상승이 가장 적은 접지방식은 직접접지이다. 비접지는 건전상 대지전압이 선간전압 수준까지 오르고(평소의 $\sqrt{3}$ 배), 소호리액터접지도 크게 오르며, 저항접지는 직접접지보다 상승이 크다.
1선 지락 때 지락전류는 직접접지가 가장 크고 소호리액터접지가 가장 작으며, 비접지와 저항접지는 그 사이이다. 비접지방식의 지락전류는 대지 정전용량을 통해 흐르는 충전전류이다. 다중접지는 접지저항이 낮아 직접접지처럼 지락전류가 크고 계전기가 확실히 동작하며 통신선 유도장해가 커진다.
중성점 접지의 목적이 아닌(거리가 먼) 것은 송전 용량의 증가와 코로나 방지이다. 이상전압 발생의 억제, 기기의 절연강도를 낮추는 것, 보호 계전기의 신속·정확한 동작, 지락 사고선의 선택 차단은 접지의 목적이다. 접지의 목적을 묻는 문항(2010-03-07 시행 34번, 2017-03-05 시행 37번)의 해설은 과도 안정도의 증진도 목적 쪽 보기로 들고, 이때 정답은 송전 용량의 증가이다.

5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다

2011년 2차 전력공학 29번 — 직접접지에서 단절연이 가능한 이유직접 접지방식에서 변압기에 단절연이 가능한 이유는?옳은 것 고르기해설 보기 →2015년 3차 전력공학 28번 — 직접접지와 관계가 없는 것송전계통의 중성점을 직접 접지할 경우 관계가 없는 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →2021년 1차 전력공학 35번 — 건전상 전압 상승이 가장 적은 방식송전선로에서 1선 지락 시에 건전상의 전압 상승이 가장 적은 접지방식은?옳은 것 고르기해설 보기 →

6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 20개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기

비접지 계통의 1선 지락

1선이 지락되면 건전상의 대지 전압은 선간전압 크기까지 올라 평소의

\sqrt{3}

배가 된다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 26문항 중 4문항이 인용

중성점 접지방식의 목적

중성점 접지는 이상전압 억제·보호계전기의 정확한 동작·과도안정도 향상을 목적으로 하며, 송전용량 증대와는 무관하다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 26문항 중 2문항이 인용

중성점 접지의 목적

중성점 접지는 이상전압을 억제하고 기기의 절연 수준을 낮추며 보호계전기가 지락 사고선을 선택해 차단하게 한다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 26문항 중 2문항이 인용

직접접지 방식의 특징

1선 지락 때 건전상의 대지 전압 상승이 작아 기기의 절연을 낮출 수 있으나 지락 전류가 크고 통신선 유도 장해가 크다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 26문항 중 2문항이 인용

비접지 방식의 지락전류

중성점을 접지하지 않은 계통에서 1선 지락전류는 대지 정전용량을 통해 흐르는 충전전류이다.