변압기의 중성점 접지회로는 선로고장시에 전압상승의 抑制 효과가 있는 것은 이론상 잘 알고 있다. 그러나 억제효과의 크기는 一般的으로 알지 못하므로 접지 임피던스의 크기, 3차 권선의 용량, 접지용 변압기의 용량 및 피뢰기의 안정도 등과 같은 事項을 결정하는 境遇 결과적으로 일어나는 상규주파전압의 실제 값이 거의 고려되지 않는다. 즉 접지 계통에는 접지에 依한 전압상승효과는 고려치 않는다. 직접 접지방식에서 사고시 건전상 대지전위는 상규 선간 전압 값을 초과하지 않는 것으로 통상 가정되어있다.
예를 들면 충격현상과 같은 其他 事情에 依해 제약을 받을 지라도 종종 저주파전압이 가혹한 것이 된다. 저주파전압의 계산은 그다지 困難하지 않으나 關聯사항에 관해서는 기술적 결정을 할 시점에 전압을 고려하는 편이 좋다.
1) 일반식
일선지락시의 고장상의 대지전위는 물론 소멸되므로 건전상의 대지전위가 문제가 된다. 건전한 선로로부터 본 중성점 이동을 상규상전압의 백분율로 표시하면 다음과 같다.
중성점 이동% = 100(%IZo-%IZ1) / %IZo+2x%IZ1
= 100(k-1) / k+2
여기서 %IZ1은 정상임피던스, -%IZo는 고장시 계통임피던스
k 값은 영상임피던스와 정상임피던스의 비
중성점의 이동은 고장상의 상규전압 Vector와 평행한다. 중성점의 正방향의 이동을 고장상의 正방향으로, 반대방향의 중성점 이동을 고장상의 負방향으로 하면, 이동 각은 고장상의 기준 Vector로 勘案되어진다. 중성점의 위치를 알면 선로 중성점간의 전압이 간단히 계산된다.
2) 임피던스 접지계통
중성점 이동의 실효치는 영상임피던스와 정상임피던스와의 比로 관계됨을 100(k-1) / k+2 식을 통해서 알 수 있으며, 이 관계는 따라 다음과 같은 현상이 있다.
(1) 영상임피던스가 정상임피던스 비교하여 무시되는 境遇 k=0 중성점의 이동은 50% 負로, 건전한 선로의 상규 주파수전위는 상규대지전압의 86.6%가 된다. 이 조건은 Y-Y-△ 변압기로 △권선이 全容量으로 短絡측의 Y 결선과 密接히 結合되는 境遇 거의 같다.
고장이 저압측에 있으면 이 조건은 △와 저압권선 Y 간의 리액턴스가 고-저압권선 (Y-Y) 간의 리액턴스에 比해 작게 되는 境遇가 있다.
(2) 영상임피던스가 정상임피던스와 같은 境遇 즉 k=1 인 경우 중성점의 이동은 0으로 건전상의 상규주파 대지전위는 1선지락의 영향을 받지 않는다. 이 경우 접지된 Y-△ 변압기 (1차 △, 2차 Y) 에 해당한다.
(3) 영상임피던스가 정상임피던스와 배수의 크기가 10배로 큰 경우 건전한 선로의 크기는 상규 대지전위의 1.5배가 된다. 이것은 3차용량이 작고 2차 정격 kVA를 기준으로 50-60% 이액턴스의 Y-Y-△ 변압기로 설명될 수 있다.
(4) k=∞ 일 境遇 중성점은 완전히 이동하여 건전상 대지전위는 173% 즉 선간 전압과 같게 된다. 이것은 상당히 높은 임피던스로 접지된 것으로 접지라는 것이 명목상 있기 때문에 고장전류가 상규부하전류에 대하여 무시되는 겨우가 된다. 중성점의 접속을 열면 대지에 대하여 Capacitance는 영상 통로와 병렬로, 유도성 영상 리액턴스가 백분율로 높아, 충전전류가 상당히 흐르면 영상분 합성 리액턴스을 현저하게 增加하게 될 것이다. 소호리액터 계통에는 중성점의 임피던스은 선로 Capacitance와 병렬공진하게 되면 합성영상임피던스는 상상히 높게된다.
고 임피던스접지와 3차 권선의 작은용량으로 高리액턴스인 境遇에는 전압상승억제효과를 갖지 못하므로 상전압으로 만 설계되어 있는 안전도가 낮은 器機는 그와 같은 계통에 傷害를 받을 수 있다.
영상 임피던스가 負 즉 용량성일 경우 합성영상 리액턴스(부) 가 정상 리액턴스의 2배일 境遇 공진이 일어나기 쉽다. 중성점의 Capacitance와 충전전류가 크다고 예상되는 회로에 대해서는 체크 대상이 된다.
2) 저항 접지계통
계통은 종종 저항을 통해서 접지된다. 영상임피던스가 전부 저항으로 정상 임피던스는 전부 리액턴스로 가정하면,
%IRo / j%IX1 = -jk
중성점의 이동식은 다음과 같다.
= 100 (jk+1)/(jk-2) ----(3)
= 25 + 75 x (jk+1)/(jk-2)------(4)
이 식에서 분자와 분모는 상시 같은 절대치를 가지나, k의 값의 변화도 같이 공히 (즉 접지 저항치의 변화도 공히) 위상이 변한다.
k=1 인 境遇 一般的으로 저항성 임피던스가 유도성 임피던스보다도 최대전위를 주어, 이것이 위상을 벗어나게 한다.
이와 같은 결론에 依해 1선지락사고에 대해서는 고장전류가 정상분, 역상분 및 영상의 임피던스을 사용하는 식은 다음과 같이 주어진다.
I= 300 Inormal / % IZo + %iZ1 + %iZ2 -------(5)
변압기의 실제의 境遇에는 역상임피던스와 정상임피던스와 같다고 가정된다.
이의 가정은 정지기기에 대해서는 성립하나, 동기기에 대해서는 이와 같지 않다.
던 그러나 대개의 境遇 동기기의 임피던스는 계통의 全임피던스의 거의 일부이므로 (5) 계산이 一般的으로 성립하게 된다.
If = 300 Inormal / % IZo + 2x%IZ1 ------(6)