저압 SPD 선정

SPD의 정의

저압 SPD는 건축물 전원 설비를 낙뢰와 개폐 서지로부터 보호하는 장치다.

서지보호장치는 과도적인 과전압을 제한하고 서지전류를 분류하는 것이 목적이다.

적어도 하나의 비선형 소자를 내장하며, 저압 전원 설비와 기기를 보호한다.

비선형 소자의 동작 원리

SPD는 평상시에는 고저항 상태로 있다가, 과도 과전압이 걸리면 저저항으로 바뀐다.

그 결과 서지 전류를 접지 쪽으로 빼내고, 부하 측 전압을 설비가 견딜 수 있는 수준으로 낮춘다.

배리스터 방식은 응답이 빠르고 구조가 간단하지만, 반복 서지에 열화될 수 있다.

그래서 열화를 감시하고 필요하면 열차단장치를 함께 쓴다.

Type 1·2·3 비교

저압 SPD는 설치 위치와 시험 파형에 따라 Type 1, 2, 3으로 나눈다.

Type 1은 직격뢰가 들어오는 인입부에 쓰며, 충격 전류 Iimp로 나타낸다.

Type 2는 분전반 구간의 유도뢰 서지를 제한하고, 최대 방전 전류 Imax로 본다.

Type 3는 기기 근처에 두며, 개방회로 전압 Uoc로 특성을 표시한다.

세 유형은 등급이 아니라 역할 분담이다. 설치 구간에 맞춰 고른다.

예제: 리드 길이에 의한 전압 상승

리드 전압 강하는 인덕턴스와 전류 변화율의 곱으로 구한다.

인덕턴스 1μH/m, 양단 리드 2m, di/dt 1kA/μs이면 ΔV는 2kV다.

기기 단자 전압은 Up 1.5kV에 ΔV를 더한 3.5kV가 되어 내성 2.5kV를 넘는다.

따라서 리드를 짧게 하고 Up가 낮은 SPD를 골라야 한다.

선정 절차와 흔한 실수

앞 문제 정답은 2.0kV다. 리드를 줄이면 기기 내성 안으로 들어온다.

선정은 Uc, Up, Type과 방전 능력, 백업 차단 능력의 네 조건을 함께 맞추는 일이다.

TN 계통에서 Uc는 1.1 U0 이상으로 잡는다. 이 값은 연속으로 견뎌야 하는 전압이다.

설치 점의 예상 단락전류보다 SPD의 차단 능력이 커야 한다.

흔한 실수는 Type을 구분하지 않는 것과 Up를 내성보다 높게 잡는 것이다.

핵심 정리

앞 문제 정답은 Type 1이다. 직격뢰가 들어오는 인입부에는 충격 전류 기준의 유형을 쓴다.

저압 SPD 선정은 Uc, Up, 방전 능력, 백업 보호를 모두 맞추는 것이다.

현행 설치 기준은 KS C IEC 60364-5-53을 따른다.