개폐서지

개폐서지란

개폐서지는 차단기를 투입하거나 개방할 때 생기는 과도 진동형 이상전압이다.

회로에 저장된 정전에너지와 자기에너지가 방전하며 서지를 만든다.

뇌서지와 달리 수 kHz에서 수백 kHz의 주파수를 가지며 상승 속도가 크다.

발생 과정

차단기를 투입하거나 개방하면 회로에 저장된 에너지가 방전한다.

이 에너지가 갈 곳을 잃고 진동하며 전압을 밀어 올린다.

과도 진동은 전압이 튀었다가 감쇠하는 짧은 진동 파형이다.

결국 기기 절연을 위협하는 과전압이 발생한다.

두 가지 서지

개폐서지는 발생 원인에 따라 투입서지와 개방서지로 나뉜다.

투입서지는 무부하 송전선 투입 때 생기며 실제 크기는 2배 이하다.

개방서지는 콘덴서 뱅크 차단 때 생기며 재점호로 크게 커진다.

답안에서는 두 계열을 나눠 쓰는 것이 채점에 유리하다.

개방서지 과정

개방서지는 진상 소전류, 곧 콘덴서 전류를 차단할 때 생긴다.

전류 영점에서 차단하면 선로단에 전원 최대값 Vm이 남는다.

반주기 뒤 극간에는 2Vm이 걸리며, 절연회복이 부족하면 재점호가 일어난다.

재점호가 반복되면 5Vm, 7Vm로 커지므로 재점호 억제가 핵심 대책이다.

실제 크기는 회로저항과 코로나의 제동작용으로 이론값보다 낮게 나타난다.

대책

대책은 발생 원인과 짝을 맞춰 써야 한다.

투입서지에는 투입저항과 동기투입을, 개방서지에는 재점호 억제를 쓴다.

피뢰기와 서지흡수기는 과전압을 대지로 방전해 절연을 보호한다.

동기투입은 전압 위상이 0° 근처일 때 투입해 과도 진동을 줄인다.

직접 풀기

방금 배운 내용을 직접 적용해 보자.

정답과 정리

정답은 재점호 누적이다. 재점호가 반복될수록 개방서지가 커진다.

이제 핵심 내용을 세 줄로 정리한다.

개폐서지는 차단기 투입·개방 시 L·C 에너지 방전으로 생기는 과도진동 서지다.

투입서지는 실제 2배 이하이며 투입저항과 동기투입으로 줄인다.

개방서지는 재점호로 커지므로 재점호 억제로 대응한다.