단락전류 구하는 3가지 방법 정리:옴법, 퍼센트 임피던스법, pu법 차이 쉽게 구분하기

단락전류 구하는 3가지 방법 정리

옴법, 퍼센트 임피던스법, pu법 차이 쉽게 구분하기

전기기사에서 단락전류 문제를 풀다 보면
옴법, 퍼센트 임피던스법, pu법이 자주 나온다.

처음 보면 서로 완전히 다른 방법처럼 느껴지지만,
사실은 단락전류를 구하는 표현 방식이 다를 뿐
결국 구하려는 값은 같다.

즉,

• 옴법은 실제 Ω값으로 계산하는 방법
• 퍼센트 임피던스법은 변압기의 %Z를 이용하는 방법
• pu법은 기준값으로 통일해서 계산하는 방법

이라고 이해하면 된다.

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1. 옴법이란?

옴법은 가장 기본적인 방법이다.
말 그대로 옴의 법칙을 이용해서 단락전류를 구한다.

이다.

옴법의 특징

옴법은 모든 값을 실제 단위 그대로 사용한다.
즉, 전압은 V, 임피던스는 Ω, 전류는 A로 계산한다.

그래서 원리는 가장 쉽고 직관적이다.
다만 변압기 1차측, 2차측이 섞이면
임피던스를 한쪽 기준으로 환산해야 해서 복잡해질 수 있다.

옴법이 잘 맞는 경우

• 선로 임피던스가 Ω로 주어졌을 때
• 회로가 단순할 때
• 변압기 환산이 많지 않을 때

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2. 퍼센트 임피던스법이란?

퍼센트 임피던스법은
주로 변압기 문제에서 가장 많이 쓰는 방법이다.

변압기 명판에는 보통 %Z(퍼센트 임피던스) 값이 적혀 있는데,
이 값을 이용하면 단락전류를 빠르게 구할 수 있다.

%임피던스의 의미

%임피던스란
정격전류가 흐르도록 만드는 데 필요한 전압이 정격전압의 몇 %인가를 나타낸 값이다.

해석 포인트

이 식에서 알 수 있는 가장 중요한 내용은

%Z가 작을수록 단락전류가 커진다는 것이다.

예를 들어,

• %Z = 10% 이면 단락전류는 정격전류의 10배
• %Z = 5% 이면 단락전류는 정격전류의 20배

가 된다.

즉, 임피던스가 작으면 단락전류는 커진다는 뜻이다.

퍼센트 임피던스법이 잘 맞는 경우

• 변압기 %Z가 문제에 바로 주어질 때
• 정격전류와 단락전류의 관계를 빠르게 구할 때
• 전기기사 필기 계산 문제

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3. pu법이란?

pu법은 per unit법이라고 하며,
전력계통 계산에서 매우 자주 쓰이는 방법이다.

이 방법은 실제값을 그대로 쓰지 않고,
기준값에 대한 비율로 바꿔 계산한다.

pu법의 장점

pu법의 가장 큰 장점은
변압기 1차측과 2차측 환산이 훨씬 편하다는 점이다.

그래서

• 발전기
• 변압기
• 송전선
• 배전선

이 여러 단계로 연결된 큰 계통에서는
옴법보다 pu법이 훨씬 유리하다.

pu법이 잘 맞는 경우

• 계통이 복잡할 때
• 여러 변압기가 연결될 때
• 기준용량, 기준전압을 통일해서 계산할 때

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4. 3가지 방법의 차이 한눈에 정리

① 옴법

실제 Ω값으로 계산하는 방법이다.
가장 기본적이고 직관적이지만,
변압기 환산이 많아지면 복잡해진다.

② 퍼센트 임피던스법

변압기 명판의 %Z를 이용하는 방법이다.
변압기 문제에서는 가장 빠르고 편하다.

③ pu법

모든 값을 기준값에 대한 비율로 바꿔 계산하는 방법이다.
복잡한 전력계통 계산에 가장 적합하다.

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5. 시험에서 어떻게 구분하면 될까?

문제를 보고 다음처럼 판단하면 쉽다.

Ω가 직접 주어졌다면

선로 임피던스나 저항, 리액턴스가
Ω로 주어졌다면 옴법을 먼저 떠올리면 된다.

변압기 %Z가 주어졌다면

변압기 정격용량, 정격전압, %Z가 나오면
퍼센트 임피던스법이 가장 빠르다.

계통이 복잡하고 기준용량이 나오면

발전기, 변압기, 선로가 여러 개 연결되고
기준용량이나 기준전압을 통일하라는 말이 나오면
pu법 문제일 가능성이 크다.

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6. 꼭 기억할 핵심 포인트

1) 임피던스가 작을수록 단락전류는 커진다

단락전류는 임피던스에 반비례한다.
그래서 %Z가 작을수록 더 큰 단락전류가 흐른다.

2) %와 pu는 본질적으로 같다

예를 들면

• 5% = 0.05 pu
• 10% = 0.1 pu

이다.

즉, 숫자 표현만 다를 뿐 의미는 같다.

3) 세 방법은 결과가 같아야 한다

옴법, 퍼센트 임피던스법, pu법은
계산 방식만 다를 뿐
결국 같은 단락전류를 구하는 방법이다.

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7. 시험용 암기 정리

옴법
→ 실제 Ω로 계산하는 기본 방법

퍼센트 임피던스법
→ 변압기 %Z로 빠르게 계산하는 방법

pu법
→ 기준값으로 통일해서 복잡한 계통을 계산하는 방법

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8. 결론

단락전류를 구하는 3가지 방법은
서로 완전히 다른 개념이 아니라
같은 단락전류를 서로 다른 방식으로 표현한 것이다.

• 회로가 단순하면 옴법
• 변압기 중심이면 퍼센트 임피던스법
• 계통이 복잡하면 pu법

으로 접근하면 문제를 훨씬 쉽게 풀 수 있다.

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한 줄 요약

옴법은 실제값, 퍼센트 임피던스법은 변압기 %Z, pu법은 기준값 비율 계산이다.