피뢰기 설치·정격전압

피뢰기의 역할

피뢰기는 이상전압을 대지로 방전시켜 기기 절연을 보호하는 장치다.

이상전압이 들어오면 열려 전류를 대지로 흘리고, 정상 전압이 돌아오면 속류를 차단한다.

방전 후에는 도전로를 차단해 선로의 절연을 회복시킨다.

구성과 동작 원리

피뢰기는 직렬갭과 산화아연 특성요소를 직렬로 묶은 기기다.

직렬갭은 평상시 절연을 유지하고, 충격파가 오면 짧은 시간에 방전을 시작한다.

특성요소는 방전 중 전압을 제한전압 이하로 묶고, 속류를 억제한다.

속류가 끊기면 갭이 소호되어 도전로가 차단되고 절연이 회복된다.

정격전압 산정

정격전압은 계통 최고허용전압에 계수를 곱한 값 이상으로 정한다.

여기서 V_m 은 계통 최고허용전압, α 는 중성점 접지방식에 따른 계수다.

β 는 지락 사고 때 건전상 전압 상승을 반영하는 계수다.

단시간 과전압과 지락 시 건전상 상승, 중성점 접지방식을 함께 고려한다.

헷갈리는 용어

시험에서 헷갈리기 쉬운 용어는 정격전압, 제한전압, 방전내량이다.

정격전압은 속류를 차단할 수 있는 최고 교류 전압이다.

제한전압은 방전 중 피뢰기 단자에 남는 전압이며, 낮을수록 보호 효과가 크다.

방전내량은 반복 방전에도 열화 없이 견디는 에너지 능력이다.

설치 위치와 접지

앞 문제의 정답은 제한전압이다. 방전 중 기기 양단에 남는 최대 전압이다.

피뢰기는 보호할 기기 가까이 설치해야 제한전압이 그 기기에서 유지된다.

설치 장소는 가공선로 인입·인출구, 변압기 고압측, 접속점 등이다.

접지는 기기 외함, 철골, 제어 케이블과 2m 이상 떨어뜨린다.

접지 연결선은 짧을수록 서지 임피던스로 인한 전압상승이 작아진다.

갭형과 갭레스형

갭형은 직렬 갭이 상용주파 전류를 끊어 속류를 차단한다.

갭레스형은 직렬 갭 없이 산화아연 소자의 비선형 저항으로 속류를 제한한다.

갭레스형은 제한전압이 낮아 보호 여유를 확보하기에 유리하다.

단점은 소자가 장기간 전압 부담으로 열화되기 쉬워 주기적 감시가 필요하다.

정리

정리하면 피뢰기는 이상전압을 방전하고 속류를 차단해 절연을 회복시킨다.

정격전압은 단시간 과전압과 지락 시 건전상 상승을 기준으로 정한다.

정격전압과 설치 위치를 계통 조건에 맞춰 함께 결정한다.