절연협조 — 기기 절연과 피뢰기 보호 협조

정의

절연협조는 기기 절연강도와 보호장치 특성의 관계를 정하는 일련의 작업이다.

과전압이 와도 보호장치가 먼저 값을 낮추고, 기기는 그 낮아진 값을 견디도록 설계한다.

이 관계로 기기별 절연강도를 경제적으로 선정한다.

이상전압과 피뢰기

이상전압은 외뢰와 내뢰로 나뉘며, 과전압은 피뢰기가 먼저 받아 제한한다.

피뢰기가 동작하면 단자 전압은 제한전압 수준으로 억제된다.

그래서 기기 절연강도는 제한전압에 여유를 더한 값 이상이어야 한다.

보호여유 계산

계산 예로 154kV 유효접지 계통의 변압기 보호를 가상으로 검토한다.

피뢰기 제한전압은 350kV, 변압기 뇌임펄스 내력은 650kV로 둔다.

보호 여유 M은 기기 내력 전압을 제한전압으로 나눈 값이다. 650을 350으로 나누면 약 1.86이다.

M이 1.4 이상이면 보호가 가능한 것으로 본다. 결과는 상식 범위 안이다.

저감절연

기준절연과 저감절연은 접지 방식에 따라 나뉘며, 절연레벨을 결정한다.

유효접지 계통은 1선 지락 시 건전상 전위 상승이 1.3배 이하로 제한된다.

그래서 정격전압이 낮은 피뢰기를 쓰고 기기 절연레벨을 낮추는 저감절연이 가능하다.

이것이 저감절연을 채택하는 근거다.

한계와 개선

저감절연도 조건이 맞아야 성립한다. 피뢰기와 기기 사이 거리가 길면 보호 여유가 줄어든다.

오손과 열화로 피뢰기 제한전압이 변하면 협조가 깨진다.

개폐서지와 아크 지락에 따른 이상전압은 여전히 남는다.

그래서 절연협조 검토는 설계 단계에서 수행한다.

정리와 확인

핵심을 네 줄로 정리한다.

절연협조의 핵심은 기기 절연강도와 피뢰기 제한전압의 관계다.

보호여유 M이 1.4 이상이면 보호가 가능하다고 본다. 저감절연은 유효접지 계통에서 쓸 수 있다.

직접 풀어 보자.