피뢰기 설치 위치 및 피뢰기의 정격전압 결정 시 고려할 사항

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피뢰기 설치 위치 및 피뢰기 정격전압 결정 시 고려해야 할 다양한 사항들에 대해 설명하겠습니다.

Table of Contents

1. 피뢰기 설치 위치

1) 피뢰기 설치 중요성

피뢰기는 특성 임피던스가 변하는 지점인 변이점에 설치됩니다. 이는 변이점에서의 전압은 튀거나 또는 반사되어 전압이 급격하게 상승할 수 있기 때문에, 피뢰기로 이러한 전압 상승을 억제하여 기기의 절연을 확보할 수 있습니다.

2) 피뢰기 설치 장소

피뢰기 설치 장소는 다음과 같습니다:

변전소, 발전소의 강전선 연단부 및 인출구
가공전선로가 지중선으로 전송되는 곳 (변이점)
고압 특고압 가공전선으로부터 공통을 받는 수용가의 연단부
전선의 선로 또는 급격한 전압 변동이 발생하는 곳
기타 필요한 장소

3) 피뢰기 설치의 구체적 위치

피뢰기는 주로 변압기와 근접하여 설치됩니다. 이는 변압기에 흐르는 이상 전류 및 전압을 막고 절연 파괴를 방지하기 위함입니다. 특히 변압기 단자에 전압 과잉이 발생하지 않도록 피뢰기가 작동하여 보호할 수 있습니다.

피뢰기에 걸리는 전압 $e_t$는 다음과 같이 구할 수 있습니다:
$$
e_t = e_a + e_b + 25 [KV]
$$
여기서 $e_a$는 피뢰기의 제한전압, $e_b$는 변압기와 피뢰기 간의 거리입니다.

2. 피뢰기의 정격전압 결정 시 고려사항

1) 피뢰기의 정격전압 정의

피뢰기에서 정격전압은 피뢰기가 속류를 차단할 수 있는 상용주파수의 교류 전압을 의미합니다. 이 정격전압은 피뢰기가 이상전압을 방전하고 나서도 계속 유지되는 전압입니다.

2) 피뢰기 정격전압 결정 시 고려사항

피뢰기의 정격전압을 설정할 때 고려해야 할 사항은 다음과 같습니다:

(1) 피보호기기(변압기)의 절연 강도

피보호기기의 종류에 따라 BIL 값을 고려하여 정격전압을 결정해야 합니다. BIL 값은 피뢰기의 절연 내력을 결정하는 중요한 요소입니다.

(2) 계통의 지속성 이상전압

계통에서 발생하는 지락사고, 패러데이 현상, 발전기 자계변조 현상 등이 피뢰기에 영향을 미칠 수 있습니다. 이때 발생하는 전압을 감안하여 정격전압을 설정해야 합니다.

(3) 계통의 전압 형광

계통의 전력기기와 전압 형광을 고려하여 피뢰기의 정격전압을 결정합니다. 예를 들어, 345[kV] 전력 계통에서는 약 288kV의 피뢰기 정격전압을 설정할 수 있습니다.

3) 정격전압의 계산식

정격 전압을 계산하는 공식은 다음과 같습니다:
$$
V = \alpha \beta V_m [KV]
$$
여기서 $\alpha$는 접지 계수, $\beta$는 여유 계수, $V_m$은 계통의 최고 전압입니다. 예를 들어, 345[kV] 전력 계통의 피뢰기 정격전압은 다음과 같이 계산됩니다:
$$
V = 0.25 \times 1.06 \times 362 = 288 [kV]
$$