피뢰기

한 줄 정의

피뢰기는 계통의 이상전압을 대지로 방전하고, 속류를 차단해 절연을 회복시키는 보호장치다.

그래서 방전 기능과 복귀 기능이 함께 요구된다.

뇌서지, 개폐서지, 제한전압, 속류, 정격전압, 공칭방전전류가 핵심 용어다.

핵심 용어 풀이

뇌서지는 낙뢰, 개폐서지는 차단기나 단로기의 개폐 동작으로 생긴다.

제한전압은 방전 중 단자에 남는 잔류전압이며, 낮을수록 보호에 유리하다.

속류는 서지가 끝난 뒤에도 계통 전압으로 흐르는 전류라서 빨리 끊어야 한다.

정격전압은 속류를 차단하고 복귀할 수 있는 최고 교류 실효전압이다.

구성과 동작 원리

정상 전압에서는 직렬갭이 절연을 유지해 누설전류가 거의 흐르지 않는다.

이상전압이 들어와 갭이 방전하면 특성요소가 서지전류를 대지로 흘려보낸다.

서지가 끝나면 특성요소 저항이 커져 속류를 차단하고 정상 상태로 복귀한다.

특성요소는 전압이 높아지면 저항이 급격히 낮아지는 비선형 특성을 가진다.

방전 중 피뢰기 양단 전압은 제한전압 수준으로 억제된다.

보호여유와 계산

피뢰기 제한전압은 기기의 충격절연강도보다 충분히 낮아야 한다. 이를 절연협조라 한다.

보호여유는 BIL과 제한전압의 차이를 제한전압으로 나눈 뒤 100을 곱해 구한다.

예를 들어 BIL이 100 kV인 기기는 제한전압을 0.8 × BIL인 80 kV 이하로 잡는다.

실무에서는 뇌서지 여유 20% 이상 기준을 함께 적용하며, 개폐서지는 별도로 검토한다.

설치 기준과 흔한 실수

설치는 피보호기기 근처에 상과 대지 사이로 병렬로 한다.

흔한 실수는 제한전압을 정격전압과 혼동하는 것이다.

공칭방전전류는 최대 방전전류가 아니라 8/20 μs 파형의 파고값이다.

접지선은 기기 외함, 철골, 제어케이블과 2m 이상 떨어뜨려 시설해야 한다.

기출은 정의와 항목 설명형, 용어형, 설치위치의 이론적 근거를 묻는 논술형이 반복되었다.