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이상전압과 피뢰기

절연 협조

절연 협조

[61-1] 송전선로에서 발생하는 역섬락에 대하여 설명하시오.

[84-3] 전력계통에서의 절연협조에 대해 설명하시오.

[90-1] 송전선로의 절연협조를 설명하시오.

[92-4] 전력계통 절연협조란 계통을 구성하는 각종 기기 및 설비의 절연강도를 선정하기 위한 일련의 작업들을 칭하는 것으로, 그 선정과정을 흐름도로 정리하고 설명하시오.

절연협조

전력계통내의 기기들의 절연강도는 서로 상이하기 때문에 이러한 기기들이 이상전압으로부터 적절하게 보호되기 위해서는 개별적인 고려가 아닌 전체적인 관점에서 적절한 절연강도를 지니도록 설계해야 한다. 이것을 절연협조라 한다.

[전력기기의 V-t 협조 곡선]

절연협조의 목적

1) 전력계통내의 기기 상호간 합리적인 절연강도를 지니게 함으로써 경제성을 부여한다. 즉 뇌서지에 의한 이상전압을 견디도록 기기의 절연강도를 설계하는 것은 경제적이지 못하다.

(1) 변압기: 피뢰기를 통한 보호를 통해 저감절연 실시로 경제성 확보

(2) 송전선로: 가공지선을 통해 애자련을 보호

2) 절연협조를 통해서 계통의 신뢰도를 향상시킨다.

(1) 적절한 절연협조는 낙뢰에 의한 절연파괴 사고 빈도를 저감시키는데 효과적

(2) 2회선 송전선로의 불평형 절연은 2회선 모두가 탈락되는 것을 방지하여 공급신뢰도 향상에 기여

절연협조 방법

1) 송전계통에서 기기간 절연협조 방법

아래 그림은 154kV 송전계통 기기들의 뇌 임펄스 내전압(BIL), 피뢰기의 제한전압, 표준 BIL과의 절연협조 관계의 예를 나타낸다.

절연협조 방법

(1) 피뢰기의 정격전압(V)의 결정

\[V=\alpha\beta\frac{V_m}{\sqrt3}\]\[\alpha :접지계수, \beta :여유율\]\[V_m:계통최고전압(선간전압)\]

(2) 피뢰기의 제한전압(Va)의 결정 -> 제한 전압비(3.0 전후)

\[제안전압비=\frac{피뢰기의제한전압(파고값)}{피뢰기의정격전압(실효값)}\]

(3) 변압기의 절연강도 선정

① 변압기 보호를 위한 피뢰기를 설치

변압기 단자에서 정반사, 피뢰기 단자에서 부반사가 왕복하여 발생되므로 피뢰기를 설치하되 되도록 가까이에 시설해야 한다.
② 피뢰기의 제한전압에 20% 이상의 여유를 갖도록
③ 변압기의 절연강도 > 피뢰기의 제한전압 + 피뢰기 접지저항에 의한 전압상승
④ 154kV 이상에서는 저감절연을 고려한 절연강도 선정

(4) 차단기, 케이블, 변류기 등의 기기의 절연강도 선정

 계통의 기준 BIL과 동일한 수준

(5) 선로애자(애자련)의 절연강도 선정

① 선로애자의 절연파괴는 계통에 사고 파급력이 가장 크기 때문에 절연강도를 가장 크게 할 필요가 있음
② 선로애자의 절연강도를 증대는 다른 설비나 기기들에 비하여 용이함

2) 발·변전소에서 절연협조

(1) 가공지선 설치 → 완전차폐

변압기 등 중요한 기기가 있는 변전설비에는 뇌의 직격을 피한다. 이를 위해서는 변전설비 구내 및 근처 1~2km정도의 충분한 차폐효과를 지닌 가공지선을 설치

(2) 피뢰기 설치

피뢰기를 최대한 가깝게 시설하며, 방전전류에 의한 전위상승 억제를 위하여 피뢰기 접지저항을 5[Ω]이하로 한다.

3) 송전선로에서 절연협조

(1) 가공지선 설치 → 뇌의 직격으로부터 선로를 보호(애자련 보호)

송전선로의 적용 보호각

765kV 선로 : -8°
345kV선로 : 0°
154kV 선로 : 1회선(30°)/2회선(0°)
배전선로 : 45°

(2) 철탑각 접지저항 저감(매설지선)  역섬락 방지

매설지선: 아연도금 철연선(38mm2), 깊이 0.5m 이상, 30~50m 수평배치

(3) 아킹혼 설치 → 애자련을 보호

(4) 불평형 절연(ex. 애자의 수량 불평형) → 2회선 송전선로 동시 파괴 방지

절연협조

[표] 한전 ES-규격, 전력용 피뢰기 (12. 9. 28. 개정) 참조

절연계급(호)공칭전압 [kV]접지방식표준 BIL[kV]변압기 BIL[kV]피뢰기 정격전압[kV]피뢰기제한전압[kV]이격거리[M]
2022.93상4선다중접지15015021(18)76(65)20
140154직접접지75065014437565
300345직접접지1550105028875085

* 변전소용(배전선로용)

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