절연협조

절연협조의 정의

절연협조는 계통의 과전압을 보호장치로 제한하고, 기기 절연을 그보다 높게 정하는 설계 원리다.

핵심은 기준충격절연강도 BIL과 보호장치의 제한전압, 그리고 둘 사이의 보호여유다.

기기는 제한전압보다 높은 BIL을 가져야 안전하게 보호된다.

이상전압의 흐름

이상전압은 뇌서지와 개폐서지로 나뉘며, 보호기기가 먼저 이를 받는다.

피뢰기는 과전압 시 대지로 방전하여 전압을 제한하고, 정상 시에는 절연을 유지한다.

서지 에너지는 대지로 빠지고, 기기 단자에는 제한전압 이하의 전압만 남는다.

제한전압은 기기 BIL보다 낮아야 하며, 이 차이가 보호여유가 된다.

즉 보호장치가 전압을 먼저 낮추고 기기는 그보다 높은 절연을 갖는다.

핵심 용어 비교

먼저 세 용어를 표로 비교한다.

BIL은 표준 충격파를 가했을 때 견디는 파고값으로, 기기 절연의 등급을 나타낸다.

제한전압은 피뢰기가 방전할 때 기기 단자에 남는 최대 잔류 전압이다.

보호여유는 BIL과 제한전압 사이의 여유이며, 제한전압이 BIL보다 낮아야 한다.

BIL은 운전전압이 아니라 충격파 파고값임을 기억한다.

전압 등급별 기준 BIL

기준 BIL은 기기의 정격전압 등급에 따라 정해지며, 표로 보면 이렇다.

배전급 6.6kV는 60kV, 송전급 154kV는 750kV, 초고압 345kV는 1,550kV다.

이 값은 설계의 출발점이며, 계통 조건과 시험규격에 따라 더 높게 정할 수 있다.

표의 값은 등급별 대표 BIL로 기억해 두면 된다.

보호여유도 계산

보호여유도는 BIL을 제한전압으로 나눈 값에서 1을 뺀 뒤 100을 곱해 구한다.

가상의 값으로 BIL 750kV, 제한전압 500kV라면 보호여유도는 50%다.

제한전압을 낮추면 보호여유가 커진다. 다만 피뢰기 에너지 흡수 능력도 함께 봐야 한다.

이제 직접 구해 보자.

정리

정답은 80%다. 900을 500으로 나눈 값에서 1을 빼고 100을 곱했다.

절연협조는 기기 BIL을 보호장치 제한전압에 맞춰 정하는 설계 원리다.

시험에서는 BIL의 정의, 보호여유도 계산, 접지 방식과 피뢰기 위치를 함께 쓴다.

BIL은 운전전압이 아니라 충격파 파고값이라는 점을 꼭 기억한다.