낙뢰, 뇌서지 보호대책
1. 개요
낙뢰의 위험으로부터 인축, 전기설비, 정보통신기기 등을 보호하기 위해서는 먼저 뇌보호시스템(LPS)을 구성해야 한다. *LPS : Lightning Protection System, 외부 피뢰보호시스템 – 수뢰부, 인하도선, 내부 피뢰보호시스템 – SPD으로 구분 할 수 있다.
LPL (Lightning Protection Level) : 피뢰시스템이 뇌방전의 영향으로부터 보호대상물을 보호하는 확률, 피뢰등급, 보호등급
LPZ (Lightning Protection Zone): 뇌보호구역
LPMS (LEMP Protection Measure System) : 뇌전자계임펄스에 대한 내부시스템 보호를 위한 시스템. 예) 뇌전자계임펄스(LEMP : Lightning Electromagnetic Impulse)
1) 뇌운의 전위경도
(1) 뇌서지는 대기 중에 놓여진 구름과 구름간 또는 구름과 대지간의 방전에 의하여 발생하며, 뇌운의 전위 경도는 약 100MV, 전하량은 1~100C, 여름 뇌운의 크기는 9~12KM, 기온은 -40도 겨울 뇌운은 10KM 크기에 -30도에 달한다.
(2) 뇌서지의 종류
① 직격뢰 : 일반적인 놕뢰로서, 뇌 방전전류가 대부분 건물을 통과하므로 피해가 가장 크다. (보호설비 : 피뢰침, 가공지선)
② 측격뢰 : 뇌의 주 방전로에서 분기한 낙뢰가 부근의 건물에 재방전하는 뇌이다. (보호설비 : 증강보호, 차폐)
③ 유도뢰 : 낙뢰가 건물에 떨어질 때 건물의 접지가 잘 되어 있지 않으면 순간적으로 건물의 전위가 상승하여 대지간에 방전이 발생한다.(보호설비 : 피뢰기)
④ 침임뢰 : 송전선 등에 침입한 낙뢰의 뇌 전류가 건물에 도달하여 건물 내부에서 대지로 방전하는 것이다.
2. 뇌서지의 보호대책
1) 뇌서지 보호의 기본사항(보호방법) : 차폐->유도->방류->등전위화 및 서지분산
(1) 뇌격을 차폐한다.(shielding)
(2) 낙뢰를 대지로 유도한다.(bonding)
(3) 대지로 유도한 낙뢰를 대지로 방류한다.(earthing)
(4) 건축물내의 낙뢰로 인한 전위차를 없앤다.(등전위화 및 서지분산)
2) 건물의 외부대책
(1) 적정 피뢰설비 설치
① 적정 피뢰방식 및 피뢰등급을 선정하여 적용한다.
② 돌침부, 피뢰도선, 접지극에 대한 적정시공으로 뇌격을 신속하게 방류시켜, 주위설비에 대한 피해를 방지한다.
(2) 적정 피뢰기 설치
① 피뢰기 설치 위치를 고려하여 적정용량 및 정격전압을 선정하여 적용한다.
② 타 기기와의 절연협조를 적절히 시행하여 타 기기를 보호한다.
3) 건물의 내부대책
(1) 건축물 내의 등전위화
① 낙뢰로 인한 건축물의 각 부분의 전위상승이 달라질 수 있는데 이는 건축물의 등전위 접지로 낮출 수 있다.
② 건축물의 각층 바닥에서 건축물의 구조체와 공용접지를 시행한다.
③ 건축물 기초면에서는 기초부분을 포함하여 링크접지 또는 메쉬접지를 시행한다.
(2) 옥내 전기설비와 피뢰설비의 이격보호
① 전기설비와 피뢰설비 사이의 전위차를 없애기 위해 그 사이를 이격 또는 절연한다.
② 전기설비에 대한 직격뢰로 유도전압이 발생하는 것을 방지하기 위해 차폐 및 적당한 피뢰기를 설치한다.
③ 인입선이나 통신선에 뇌서지가 침입하는 경우를 대비해서 피뢰기에 의한 절연협조를 확보한다.
(3) 건축물 내부의 절연협조와 접지저항계 구성
① 단독접지, 공용접지를 적절히 시행한다.
② 건축물의 낙뢰, 인입선의 뇌서지 인입에 대해 충분한 절연협조를 유지한다.