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이상전압과 피뢰기

단시간 과전압

단시간 과전압

개요

1) 상용주파 이상전압은 전력계통의 정상운전 및 고장시 등의 다양한 원인으로 발생되는 과전압으로 크기는 가장 작지만 지속시간이 매우 긴 특징이 있다.

2) 1선 지락시 건전상의 대지전위의 상승, 패란티 현상, 발전기 자기여자, 철공진에 의한 과전압 등이 있다.

3) 피뢰기의 정격전압을 산정시에 단시간 과전압이 고려되어야 한다.

상용주파 이상전압의 발생원인

1) 1선 지락시 건전상 대지전위 상승

접지시스템에 따라서 그 과전압의 크기가 상이하게 나타난다. △ 및 비접지 시스템에서 상규 대지전압의 1.73배 까지 상승한다. 우리나라는 유효접지 계통으로 대지전위 상승을 1.3배 이하로 되도록 접지하였다.

1선 지락시 건전상 대지전위 상승

2) 페란티 현상

장거리 초고압 선로의 무부하나 경부하시에는 선로에 분포된 정전용량, 역률 개선용 콘덴서, 케이블의 대지정전용량 등에 의해서 선로에 진상전류가 흘러 수전단 전압이 크게 상승하여 오히려 송전단 전압보다 높아지는 현상이 나타나는데 이것을 페란티 효과라 한다.

페란티 현상

3) 철공진(Ferro-resonance)

(1) 철공진은 변압기, PT와 같이 “철심에 감긴 코일의 인덕턴스는 비선형 특성”을 가지고 있으며, 계통의 대지정전용량과 특정한 운전조건에서 공진이 발생하여 전압이 일시적으로 상승되는 것을 말한다. 실제 철공진 현상은 매우 복잡하며, 다양한 방법에 의해서 발생이 된다.

\[V=(R\times I)+j\{\omega L(I)\times I-\frac{1}{\omega C}\times I\}\]
철공진(Ferro-resonance)

(2) 철공진(Ferro-resonance)의 대표적인 사례는

① 비접지 계통에서 PT의 자화리액턴스와 대지 정전용량과 직렬공진 발생
② 변압기 여자돌입시 철심의 포화에 의한 공진발생
③ 비접지 계통에서 1상만 투입된 경우, 변압기의 자화리액턴스와 대지 정전용량과 직렬공진이 발생

철공진(Ferro-resonance)

4) 발전기의 자기여자

발전기에 여자전류가 공급되지 않더라도(무여자 상태) 발전기와 연결된 송전선로의 충전전류의 영향으로 발전기에 전압이 발생하거나 발전기 전압이 이상 상승하는 현상을 말한다.

(1) 발전기의 잔류전압은 계자 철심의 잔류자속에 의해 발생
무여자 상태에서도 전기자 전류(충전전류)가 흐르도록 한다.
(2) 장거리 송전선로의 시충전시 또는 경부하시 충전전류가 흐르는 경우 증자자화가 발생되어 발전기의 단자전압이 점증적으로 상승하는 발전기 자기여자가 발생
(3) 발전기의 자기여자로 인하여 발전기의 단자전압이 순식간에 급상승하여 절연문제를 발생시키는 원인이 되므로 운전시 매우 주의해야 된다.

발전기의 자기여자

5) 단상 3선식에서 중성선 단선

실제 중성선이 단선이 된 경우에 부하 평형상태라면 동일하게 분압되지만 한쪽이 경부하 운전을 하고 있다면 한쪽으로 거의 2배에 가까운 전압이 걸리게 된다.

단상 3선식에서 중성선 단선
이상전압과-피뢰기
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전절연-저감절연-균등절연-단절연
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피뢰기-개요-및-용어
피뢰기-용어
피뢰기의-정격전압
피뢰기의-설치위치
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피뢰기의-제한전압
절연-협조
변압기의-이행전압

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