전력계통에서 발생하는 서지의 종류와 이에 대한 기기의 보호대책
1. 개요
1) 전력계통의 불안정은 부하설비의 시스템 고장, 오동작, 기능정지 등을 유발하며, 이로 인해 큰 피해를 야기시킨다.
2) 그 원인은 낙뢰, 뇌서지, 단락, 지락, 개폐서지 등의 이상전압에 의한 경우와 기기 자체결함 또는 관리적 요소로 볼 수 있다.
2. 이상전압
1) 뇌서지
(1) 뇌운 : 열뢰, 계뢰, 지형뢰, 자연뢰
(2) 직격뢰 : 도체직격, 철탑 역플레쉬오버, 경간 역플레쉬오버
(3) 유도뢰 : 뇌운간 방전, 뇌운에서 대지간 방전에 의한 선로도체와 대지간에 생기는 전위차로 발생한다.
2) 진행파(서지 발생시 선로상 자유전자의 이동현상 즉, 선로상을 이동하는 전하, 전류, 전위의 분포를 진행파라고 한다.)
3) 지속성 이상전압 – 계통이 사고 혹은 운전조건의 변화에 의해 발생하며, 비교적 장시간 계속되는 이상전압.
(1) 상용주파 이상전압 지락시의 이상전압, 단락시의 이상전압
(2) 철심포화에 기인하는 이상전압
4) 지락시의 과도이상전압 – 계통에 지락사고시, 각 상전압은 사고발생 전의 정상상태에서 수십사이클 경과 후, 기본주파 접촉성 이상전압의 정상값으로 변화한다. 이 때 수천싸이클의 진동성 전압 발생
(1) 1선 지락시의 과도이상전압
(2) 2선 지락시의 과도이상전압
(3) 지락점의 재점호 이상전압
5) 개폐서지 : 뇌서지에 비해 파고값은 낮으나 지속시간은 길다.
(1) 무부하선로의 개폐서지 : 투입 서지, 재점호 서지
(2) 유도성 소전류 차단서지 : 전류재단 서지, 반복재점호 서지
(3) 고장전류 차단서지
(4) 3상의 비동기 투입서지
3. 보호대책
1) 가공지선
(1) 직격뢰로부터 선로를 보호하고, 유도뢰를 저감시킨다.
(2) 접지점 다중화로 접지저항을 낮게 한다.
(3) 접지저항 낮은 곳과 연접한다.
2) 매설 지선 : 탑각 접지저항을 되도록 낮게 시설한다.(침상접지봉)
3) 애자련 조정 : 철탑의 전위상승에 의해 역플레쉬오버가 생기지 않도록 조정한다.
4) 격자도 : 가공선과 케이블 간의 구성을 적절히 조정한다.(반사계수, 투과계수에 의한 서지 임피던스의 경감)
5) 피뢰침설비
(1) 수평도체방식, 케이지 방식, 돌침방식
(2) 보호각 방식(보호각법, 회전구체법, 메쉬크기법)
(3) 측격뢰에 대처
6) 전기기기의 절연강도
(1) 외부절연 (2)내부절연 (3) 절연협조 (4) V-t 특성
계통전체의 절연설계를 보호장치와의 관계에서 합리화하고 절연 비용을 최소화한다.
7) 오손과 절연강도
(1) 과절연 : 애자의 표면 누설거리를 길게하여 오손 내전압을 향상시킨다.
(2) 애자를 청소하여 오손 부착물을 제거한다.
(3) 실리콘 처리(방수성 물질의 도포) : 습기가 침입해도 오손물을 전리시키지 않게 한다.
(4) 설비의 밀폐화로 오손시키지 않는다.