피뢰기 설치 및 유효거리

피뢰기의 정의

피뢰기는 이상전압을 대지로 방전시켜 기기 단자전압을 제한하는 보호장치다.

방전이 끝난 뒤 계통 전압으로 남는 속류는 반드시 차단해야 한다.

그래야 선로 절연이 회복되고 정상 송전 상태로 돌아간다.

동작 원리

피뢰기 동작은 네 단계로 이어진다.

이상전압이 들어와 단자전압이 방전개시전압 이상으로 오르면 갭이 도통한다.

서지 전류는 특성요소를 거쳐 대지로 흐르고, 전압은 제한전압 이하로 억제된다.

서지가 소멸하면 남는 속류를 차단해 정상 송전 상태로 복귀시킨다.

최대 유효거리

피뢰기와 기기 사이 거리 l이 길면 기기 단자 전압이 올라간다.

단자 전압은 제한전압에 2Sl/v 만큼의 상승분을 더한 값이다.

이 값이 BIL 이하여야 하므로 최대 유효거리는 아래 식으로 정해진다.

BIL 150kV, 제한전압 100kV, S 1000kV/μs, v 300m/μs이면 l은 7.5m가 된다.

수 m 수준이므로 피뢰기는 기기 가까이 붙여 설치해야 한다.

헷갈리는 점

이제 헷갈리기 쉬운 점과 시험에 나오는 방식을 정리한다.

속류와 방전전류는 자주 혼동된다. 방전전류는 서지 에너지를 대지로 흘리는 전류이고 속류는 계통 전압으로 남는 전류다.

피뢰기는 낙뢰를 막는 장치가 아니라 대지로 방전시켜 파고값을 낮추는 장치다.

접지선은 기기 외함, 철골, 제어 케이블과 관련 기준이 정한 거리 이상 떨어뜨린다.

직접 풀기

직접 풀어 보자. 기기 BIL은 150kV이고 피뢰기 제한전압은 100kV이다.

BIL과 제한전압의 차이가 기기의 전압 여유가 된다.

정리

정답은 50kV다. 이 값이 기기 절연에 대한 전압 여유가 된다.

정리하면 피뢰기는 제한전압을 기기 절연 아래로 낮추고, 속류를 차단하며, 기기 가까이 설치한다.

기출에서는 피뢰기 개요와 용어 정의, 구비조건, 열폭주 현상 설명이 물어졌다.