전기계통의 개폐서지(Surge)종류 및 억제 대책

전기계통의 개폐서지(Surge)종류 및 억제 대책

 

 

1. 개폐 써지의 종류

1) 무부하 선로에 전원 투입 시의 서지

무부하 선로에 최대치 EM의 전원을 투입하면 전압의 진행파가 선로의 종단에 도달 했을 때 종단이 개방되어 있으므로 정반사하여 2EM의 이상전압을 발생 시킨다.

 

2) 무부하 충전 전류 차단시의 서지

무부하 충전 전류를 차단하면 전류 영점에서 아크는 소호되나 그때 선로는 EM의 전압으로 충전되어 있고, 반 사이클 후에 전원 전압은 -EM 으로 되므로 차단기 접점 양단에는 2EM의 전압이 나타나고 만일 차단기 접점간의 절연이 2EM의 전압에 견디지 못하면 재점호 하게 되는데 이때 선로의 R, L, C 성분들에 의해서 -EM을 중심으로 하고 진폭이 2EM인 고주파 진동을 하게되어 최대 3EM 까지의 이상 전압이 나타나 고....이러한 재점호가 반복되면 5EM, 7EM의 이상 전압도 나타날 수 있다. 그러나 현대의 차단기 성능으로 볼 때 재점호가 그렇게 계속될 우려는 없고, 대부분의 경우 상규 대지 전압의 3.5배 이하이고 4배를 넘는 경우는 없으며, 그 지속 시간도 반 싸이클 이내이다.

 

3) 유도성 소전류 차단시의 서지

무부하 변압기의 여자전류와 같은 유도성 소전류를 차단 능력이 큰 차단기로 차단하면 전류 영점 이전에 차단 소호 되는데 이 때 무부하 변압기의 큰 인덕턴스(L)와 큰 전류 변화율(di/dt)에 의해서 계통의 상규 전압을 훨씬 능가하는 이상 전압(e=L․di/dt)이 과도적으로 나타날 수 있다.

 

4) 고속도 재폐로 시의 서지

재폐로 시에 선로 측에 잔류 전하가 있고 재폐로시 재점호가 일어나면 큰 써지가 발생한다.

 

5) 고장 전류 차단시의 서지

중성점을 리액터 접지 시킨 영상 임피던스가 큰 계통에 있어서는 고장 전류는 90°에 가까운 지상 전류이다. 이것을 전류 영점에서 차단하면, 차단기 의 전원측 전압이 차단 직전의 최대 아크 전압에서 전원 전압으로 옮아가는 과정에서 과도 진동에 의하여 이상 전압이 나타나게 되는데 이 때의전압 크기는 상규 대지 전압 파고치의 2배 이하이다.

 

6) 3상을 동시 투입하지 않을 때의 서지

차단기의 각상 전극은 정확히 동일한 시각에 투입되지 않고 근소하나마 시간적 차이가 있는 것이 보통이다. 이 차이가 좀 심한 경우에는 상규 대지전압 파고치의 3배 전후의 써지가 발생할 수 있다.

 

 

2. 개폐 써지의 억제 대책

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1) 무부하 송전 선로에 전원 투입 시의 서지

고작해야 2배정도의 이상전압 이므로 특별한 대책을 강구하지 않는다.

 

2) 무부하 충전전류 차단시의 써지 서지

① 재점호를 방지하기 위해 차단기의 차단 속도를 빠르게 한다.

② 중성점을 직접 접지 또는 임피던스 접지로 하여 선로의 잔류전하가 속히 대지로 방전되도록 한다.

 

3) 유도성 소전류 차단시의 서지

① 단로기로도 끊을 수 있는 정도의 소전류의 경우에는 차단기 대신 단로기로 차단한다.

② 변압기 측에 충격파의 파고치 감쇄용 콘덴서 또는 피뢰기를 설치한다.

 

4) 고속도 재폐로 시의 서지

① 재폐로 시의 재점호를 방지위해서 차단후 충분한 소이온 시간이 지난후에 재투입 한다. Deionization Time은 345kV 20Cycle, 765kV에서 33Cycle정도이다.

② HSGS (High Speed Ground Switch)를 이용하여 차단 후 선로의 잔류전하를 대지로 방전 시킨 후에 재투입 한다.

 

5) 고장 전류 차단 시의 서지

일반으로는 방지 대책이 필요치 않으나, 만일 높은 값의 전압이 걸리는 경우는 중성점에 저항 접지를 실시한다.

 

6) 3상을 동시 투입하지 않을 때의 서지

필요한 경우 변압기에 보호 콘덴서나 피뢰기를 설치한다.