피뢰기용 접지선 굵기선정 / 변압기 중성점 피뢰기

피뢰기용 접지선 굵기선정 / 변압기 중성점 피뢰기

 

1. 피뢰기의 단로장치

피뢰기 자체의 사고는 계통전체에 영향을 주게 되므로 이에 대처하기 위한 조치가 필요하다,

특히 22.9KV - Y 계통용의 피뢰기는 반드시 단로장치가 부착된 피뢰기를 사용하여야 한다.

 

2. 피뢰기용 접지선의 굵기 선정

피뢰기 2차 접지선의 굵기는 다음의 식으로 구한 값 이상으로 한다.

1) 한국공업규격(KSC 피뢰침규격)

· S : 접지선의 굵기(㎟)

· Is : 수전차단기의 차단용량에서 구한 고장전류 또는 낙뢰전류(A)

· t : 고장지속시간(SEC) ~ 22KV급에서는 1.1 적용.

 

3. 피뢰기의 접지

· 피뢰기의 접지는 전기설비기술기준령에 따르나 접지저항은 가능한 한 3Ω 이하가 될 수 있도록 극력 저하시켜야 한다.

· 10KV 이상의 피뢰기의 접지저항은 교류측정치로 10Ω 이하로 한다.

또 6KV 이하의 것에서는 5 Ω이하의 것이 요망되지만, 접지점으로부터의 반사파의 파고치(역극성)를 크게하고 침입파를 저감시키기 위하여 1Ω정도가 요구되는 경우도 있다.

따라서 피뢰기의 접지는 다중접지식으로 하는 것이 가장 유리한 방법이라고 할 수 있다.

즉, 다수의 대지전극을 매설하고 이를 병렬로 접속한다.

· 접지도선은 되도록 짧게 한다.

(접지선을 길게 하면 진행파가 접지선의 길이를 왕복하는데 요하는 시간을 주기로 하는 진동전압이 피뢰기 제한전압에 가해지고, 진동분의 파고치는 접지선이 길수록 또한 그 대지 임피던스가 높을수록 높아진다.)

· 피뢰기의 접지는 되도록 단독접지로 하는 것이 좋으나 일반적으로 접지저항이 2(Ω)이하일 때에는 2종접지와 공용해도 무리가 없는 것으로 조사되고 있다.

(피뢰기용 접지와 중성선을 연접한 경우 피뢰기 동작시의 전압은 피뢰기 제한전압과 중성선에서 유입되는 전류합에 대한 접지저항의 관계에서 피뢰기 단독접지시보다 전압이 상승되어 피뢰기의 효과를 저해할 수 있으므로 단독접지하도록 되어 있고, 또한 이로 인한 변전실 배전반의 전위상승으로 인해 근로자에게 위해를 가할 수 있다)

 

4. 피보호 기기와 피뢰기 간의 거리가 보호에 미치는 영향

발전소에 침입한 뇌서지는 피뢰기에 의하여 제한전압까지 제한되어 피 보호기에 도달하게 된다,

그런데 변압기의 서지 임피던스는 1~6㏀ 정도로서 선로의 서지 임피던스에 비하여 크기 때문에 서지는 변압기 단자에서 정반사하고 다시 피뢰기 단자에 이르러서 부 반사하여 또 변압기로 향하여 진행한다.

이러한 전압진행파의 왕복반사는 왕복시간의 2배를 주기로 하는 감쇠진동전압이 제한전압에 중첩된 파형으로 되어 변압기 단자에 가하여 진다

1) 파고치 eT 의 개략식

변압기 단자에 가해지는 파고치 eT는 아래식으로 계산한다.

· ta : 진행파의 순시치가 0 에서 ea에 달할 때 까지의 시간(㎲)

· V : 진행파의 전달속도(m/㎲)

· ℓ : 피로기와 피보호기기와의 거리(m)

· ea : 피뢰기 제한전압

· et : 피뢰기제한전압 ea에 중첩된 파형

· eT : et의 파고치

따라서 ℓ이 길어지면 감쇠진동주기가 길게 되고 파고치가 높게 된다. 또한 변압기의 BIL을 2ea로 하면 ℓ에는 영향을 받지 않지만 경제적인 면에서 채용되지 않고 계통별로 유효 이격거리를 제한하고 있다. 또한, 선로가 케이블인 경우에는 케이블의 양단에 피뢰기를 설치할 것을 검토한다.

상기 식에 의해 계산하면

- 22.9kv 계통 : 20m이하

- 154 kv 계통 : 65m 이하이다.

 

[표] 피뢰기의 최대 유효이격거리

(주)

a. 애자는 10"×5 × 3"/4 현수애자

b. 피뢰기의 보호레벨은 ESB-153에 의한다.

c. 목주선로는 차폐되어 있는 것이 없으므로 고려치 않음.

1조의 피뢰기로 2개 이상의 기기를 보호할 수 있는데 상기 유효 이격거리 이내에 있는 기기는 보호된다고 본다.

d. ( ) 내는 ANSI C 62.1에서 규정한 수치임.

 

5.변압기의 중성점 보호

변압기의 중성점은 직접 접지시키지 아니하는 한 서지에 대한 보호를 받아야 한다

1) 변압기 중성점 피뢰기 및 절연강도

유효접지의 조건이 만족되는 범위내에서 일부 변압기의 중성점을 비접지(Floation)로 운전할 경우를 고려하여 중성점 Busing 및 피뢰기를 설치한다. 변압기 중성점에는 평상시 거의 전압기 가해지지 않으므로 경제적인 이유에서 단절연을 실시한다.

 

2) 154kV 및 345kV 변압기의 중성점 피뢰기의 정격전압의 선정

중성점 피뢰기의 정격전압의 선정은 1선 지락시의 중성점 전압상승을 고려하여 다음과 같이 선정한다. 유효접지시 접지계수가 75%이므로 1선지락시 건전상의 최고 전위상승은 선간전압의 75%이하이다. 따라서 상승전압 = 0.75 x 설계최고 전압 (154kV의 경우 0.75 x 170) 127kV로 이를 상전압에 대한 값으로 표시하면

배의 상전압이 된다.a상 지락시 b,c 상은 최대 1.3 가 되므로 0점의 중성점 전위가 0'점으로 이동 된 값은 0.468 E 가 된다.

154kV 계통의 중성점 최대 전위 상승 En= 0.468 x 170/√ 3 = 45.9kV

345kV 계통의 중성점 최대 전위 상승 En= 0.468 x 362/√3 = 97.8kV

이에 따른 피뢰기 정격은 154kV의 경우 75kV, 345kV의 경우 108kV로 선정한다.

선정된 피뢰기의 특성을 기준으로 변압기 중성점의 BIL은

· 154kv의 경우 : 75kV 270 x 1.2 =324kV - 350BIL,

· 345kv의 경우108 kV 363 x 1.2 =436kV - 450BIL

 

[표] 변압기 중성점용 피뢰기

*(주)

a. 발전소 등과 같이 운전상 필요에 따라서 접지 변압기 뱅크를 교체하게 될 때는 피뢰기와 병렬로 단로기를 설치한다.

b. 변압기 중성점 BIL이 표의 치보다 높을 때도 피뢰기는 표와 같은 정격 전압치를 적용하면 된다.

c. ( ) 내는 ANSI C 62.1에서 규정한 수치임.