피뢰기(Lightning Arrester)의 정격전압

피뢰기(Lightning Arrester)의 정격전압

 

 

1.개요

뇌나 회로개폐 등으로 발생한 충격성 과전압의 서지를 대지에 방전 시킴으로써 그 파고치를 제한하여 전기시설의 절연을 보호함과 동시에 계통의 정상상태를 교란하지 않고 원상으로 복귀시키기 위한 장치이다.

 

 

2.피뢰기의 정격전압

1) 피뢰기의 정격전압 정의

피뢰기에서 속류를 차단할수 있는 최고의 상용주파수의 교류전압을 말하며 실효값으로 나타낸다.

 

2) 피뢰기의 정격전압 선정

- 정격전압 = 공칭전압 x 1.4 / 1.1

- 정격전압 = AxBxVm

단, Vm : 최고허용전압(계통의 최고허용전압은 공칭전압의 1.2 )배 채용

A : 접지계수(유효접지계통: 75 ~ 80% , 비유효접지계통: 100, 110, 110% )이상

B : 유도(유효접지계통: 1.1 , 비유효접지계통: 1.15)

 

3) 공칭전압을 V라 할 때

- (직접접지계) 정격전압 = 0.8 ~ 1.0V

- (비유효접지계) 정격전압 = 1.4 ~ 1.6V

 

 

3.제한전압

반응형

1) 충격파 전압이 내습하여 피뢰기가 방전할 때 피뢰기의 단자간에 나타나는 전압이며 이것은 충격전압 이므로 그 값은 파고치로서 나타낸다.

2) 변압기의 절연강도 > (피뢰기의 제한전압 + 피뢰기의 접지저항 전압강하)

 

 

4.상용주파 방전개시전압

① 피뢰기 단자간에 충격전압을 인가할 경 우 방전을 개시하는 전압순시값을 충격방전개시전압이라 한다.

② 이에 대하여 상용주파수의 방전개시전압(실효값)을 상용주파 방전개시전압이라 한다.

③ 충격비 = 충격방전개시전압 / 상용주파 방전개시전압

 

 

5.피뢰기의 책무

① 피뢰기는 특성요소와 직력갭을 갖추고 이 양자에 의하여 다음과 같은 조건을 만족 시키면서 기기 보호 및 송전의 안정을 도모한다.

② 이상전압의 내습으로 피 뢰 단자전압이 어 느 일정값 이상이 되면 즉시 방전해서 전압상승을 억제하여 기기를 보호한다.

③ 이상전압이 소멸하여 피뢰 기 단자전압이 일정값 이하가 되면 즉시 방전을 정지해서 원래의 송전 상태로 돌아가게 한다.

 

< 특성요소란 >

비직선 전압,전류특성에 따라 ①방전할때는 대전류를 통과 시키고 단자전압을 제한하며, ②방전후에는 속류를 실질적으로 저지 또는 직력갭으로 차단할 수 있는 정도로 제한하는 구성성분을 말한다.

 

 

6.피뢰기 동작

① 피뢰기는 직렬갭으로 상용주파수의 상규전압에 대해서는 대지간에 절연을 유지하고 있지만 이상전압이 내습하면 갭이 방전을 개시해서 특성요소를 통해서 서지전류를 대지에 흘려줌으로써 전압의 상승을 방지한다.

② 뇌전압의 진행파가 피뢰기의 설치점에 도달해서 직렬갭이 충격방전개시전압을 받으면, 직렬갭이 먼저 방전하게 되는데, 그렇게 되면 특성요소가 선로에 이어져서 뇌전류를 방류하여 전압을 제한전압까지 내린다.

 

 

7.피뢰기 선정시 고려사항

1) 피뢰기의 정격전압

① 피뢰기의 정격전압은 사고시에도 건전상의 상용주파 최대 대지전압 보다 높아야 한다.

② 피뢰 기 정격전압 이상의 교류이상전압이 선로에 발생하면 피뢰기는 속류차단이 되지 않아 과열로 인하여 파괴된다. 그러므로 교류이상전압 보다 상회하는 정격전압의 피뢰기를 선정해야 한다.

③ 피뢰기의 정격전압

전압 [kV]	중성점 접지방식	피뢰기 정격전압 [kV]	비 고
345	유효접지	288
154	유효접지	138(144) - ANSI규정
66	PC접지 또는 비접지	75
22	PC접지 또는 비접지	24
22.9	3상4선식 다중접지	21 또는 18

 

2)공칭방전전류

① 갭의 방전에 따라 피뢰기를 통해서 대지로 흐르는 충격전류를 피뢰기의 방전전류 그 허용 최대한을 피뢰기의 방전내량이라 하며 일반적으로 파고값으로 나타낸다.

② 피뢰기에 흐르는 방전전류는 선로 및 발, 변전소의 차폐유무와 그 지방의 IKL(연간뇌우 방전내량)를 참고로 하여 결정한다.

③ 설치 장소별 피뢰 기 공칭방전전류

공칭방전전류 [kA]	설치장소	적용조건
10	변전소	154kV 이상전력계통, 66kV이상 변전소, 장거리 송전선
5	변전소	66kV이하 계통, 3,000kVA이하 뱅크에 취부
2.5	선로, 변전소	배전선로, 일반수용가(22.9kV수전)

 

3)피뢰기 위치선정

① 피뢰기의 설치장소와 피보호기기가 떨어 져 있으면 침입서지 의 반사작용에 의하여 피보호기기의 단자전압은 피뢰기 방전개시 전압 보다 높아져서 보호효과가 떨어진다.

② 피뢰기의 설치위치는 가능한한 피보호기 기 가까이 설치한다.

③ 피뢰기의 최대유효이격거리

선로전압 [kV]	유효이격거리 [m]	비 고
345	85
154	65
66	45
22	20
22.9	20

 

4)피뢰기 접속용 도체 굵기

① 기기보호용 피뢰기 대부분은 변전실에 설치되며 접지선은 다음 기준으로 굵기가 선정된다.

② S = ( T x√ Is) / 282

단, S : 접지선의 굵기[mm2] , Is : 고장전류[A] , T : 고장지속시간