전력 계통 이상 전압

이상 전압

# 외부 이상 전압

직격뢰에 의한 이상 전압 : 뇌가 직접적으로 송전선이나 가공 지선을 직격할 때 발생하는 이상 전압

유도뢰에 의한 이상 전압 : 송전선에 유도된 전하가 뇌운과 대지 간 방전을 통해 자유 전하가 되어 송전 선로 위에서 전파되   면서 계통에 미치는 이상 전압

 

# 내부 이상 전압

 계통 조작 시 (차단기나 단로기 등 스위치) 개폐하게 되면 순간적으로 과도적인 이상 전압이 발생한다.

무부하 송전 선로 개방 시, 무부하 선로 충전 전류 차단 시 발생하는 개방서지전압이 가장 크다. 

 

# 진행파의 반사현상과 투과현상

계통 내 임피던스가 다른 변이점에서 서지파의 일부는 투과되고 나머지는 반사되는 현상이 발생한다.

 

변이점에서의 반사 및 투과 현상

 

# 이상전압의 방지 대책 

1. 가공지선을 철탑 상부에 설치한다.

2. 매설 지선을 설치하여 철탑의 접지저항을 저감한다.

3. 건축물 최상부에 피뢰침을 설치한다.

4. 송전용 피뢰기 및 아킹혼을 설치한다.

5. 변전소 내부에 피뢰기를 설치한다. 

6. 적당한 절연 협조를 설계한다.

7. 서지 흡수기(SA)를 설치한다. (내부이상전압)

 

 

 

피뢰기

# 피뢰기의 역할

이상 전압이 침입해서 피뢰기의 단자 전압이 어느 일정값 이상으로 올라가면 즉시 방전을 개시해서 전압 상승을 억제한다.

이상 전압이 없어져서 피뢰기의 단자 전압이 일정값 이하가 되면 즉시 방전을 정지해서 원래의 송전 상태로 돌아가게 한다.  

 

# 구조 

직렬갭 : 이상 전압이 침입하면 즉시 방전을 개시해 속류를 차단하고 전압 상승을 억제한다.

특성요소 : 이상 전압 방전 후 일정값 이하가 되면 즉시 방전을 중단하고 원래 송전 상태로 복귀한다.

 

# 피뢰기의 구비 조건

충격 방전 개시 전압이 낮을 것(사고 시)

상용 주파 방전 개시 전압이 높을 것(평상 시)

속류 차단 능력이 충분할 것

방전 내량이 크면서 제한 전압이 낮을 것

 

# 피뢰기의 설치 장소

발전소 및 변전소 또는 이에 준하는 장소의 가공 전선 인입구 및 인출구

특별 고압 옥외 배전용 변압기의 고압 측 또는 특고압 측

특별 고압이나 고압 가공 전선로에서 공급받는 수용 장소의 인입구

가공 전선로와 지중 전선로가 만나는 곳

 

# 방전 전류

피뢰기가 방전 중 피뢰기에 흐르는 전류

공칭 방전 전류	설치 장소	적용 조건
10000[A]	변전소	154[kV] 이상 계통 66[kV] 및 그 이하 계통에서 뱅크 용량이 3000[kVA]를 초과하거나 특히 중요한 곳 장거리 송전선 및 콘덴서 뱅크를 개방하는 곳
5000[A]	변전소	66[kV] 및 그 이하 계통에서 뱅크 용량이 3000[kVA] 이하인 곳
2500[A]	변전소	배전선 피더(Feeder) 인출 측
	선로	배전 선로

 

# 속류

방전이 끝난 후에도 정상전류가 피뢰기 단자를 통해 대지로 방전되는 전류

 

# 피뢰기의 정격 전압

속류를 차단할 수 있는 상용 주파수 최대 교류 전압, 상용 주파 허용 단자 전압이라고도 부른다.

상용 주파수의 전압보다 높은 전압에서 속류를 차단하여 방전을 종료하여야 하는데 이 전압을 정격 전압이라고 한다. 

전력 계통		피뢰기 정격 전압[kV]
전압[kV]	중성점 접지 방식	변전소	배전 선로
345	유효 접지	288	-
154	유효 접지	144	-
66	PC접지 또는 비접지	72	-
22	PC접지 또는 비접지	24	-
22.9	3상 4선 다중 접지	21	18

# PC접지 : Peterson Coil 접지로 소호 리액터 접지라고 불린다. 고전압 장거리 송전선의 중성점을 접지하는 방식이다. 

 

# 정격전압의 선정

계통 공칭 전압 [kV]	계통 최고 전압 [kV]
3.3	3.6
6.6	7.2
22.9	25.8
66	72.5
154	170
345	362
765	800

 

# 피뢰기의 제한 전압

피뢰기의 단자 간 남아있는 충격 전압

피뢰기 동작 중 계속해서 걸리고 있는 피뢰기 단자 전압의 파고값을 말한다.

 

# 충격 방전 개시 전압

충격파 발생 시 방전을 개시하는 전압

충격비 = 충격 방전 개시 전압 / 상용 주파 방전 개시 전압의 파고값

 

# 상용 주파 방전 개시 전압

내부 이상 전압에 대한 방전 개시 전압

피뢰기 단자 간에 상용 주파수의 전압을 인가할 경우 방전을 개시하는 전압이며 보통 피뢰기 정격 전압의 1.5배 이상으로 한다. 

 

# 방전 내량

피뢰기를 통해서 대지로 흘릴 수 있는 최대 전류

 

 

 

피뢰침

# 피뢰침의 역할

뇌격으로부터 건축물을 보호하는 설비이다. 

 

# 피뢰 방식

돌침 방식	일반 건축물 60º 이하 또는 위험물을 취급하는 건물 45º 이하 공중에 돌출하게 한 봉상 금속체를 수뢰부로 하는 방식
용마루 위 도체 방식	일반 건축물 60º 이하 또는 도체에서 수평 거리 10[m] 이내 부분에 적용하는 방식
케이지 방식	건조물 주위를 피뢰 도선으로 감싸는 방식으로 완전 보호되는 방식

 

# 피뢰침의 구성

돌침부	낙뢰 방전을 직접 받아내는 수뢰부 동, 알루미늄, 용융 아연도금 철 등의 재질
인하 도선	뇌격 전류를 대지로 끌어들이는 부분 동선의 경우 50[㎟] 이상
접지극	뇌격 전류를 대지로 신속하게 방전시키는 부분