서지의 원인과 대책

❗개요

최근 자연 발생으로 서지가 지속적으로 등가하여 서지 및 노이즈발생 비율이 높아지고 있다
또한 부하 측에서는 자동설비에 따른 전력소자 사용으로 조그마한 서지 및 노이즈에도 많은 영향을 받을 수 밖에 없는 환경이 조성되어 있다
한 번의 서지 및 노이즈가 부하측에 영향을 주어 그 파급효과가 경제적 손실이 크게 발생 하므로 이에 대한 대책을 세워나가야 할 것이다
선로 이상 전압은 스위치 개폐 등에 의한 내부 Surge와 낙뢰등으로 인한 외부 Surge로 나누어질 수 있다.
- 외부 Surge : 뇌 서지(유도뢰, 직격뢰)
- 내부 Surge : 개폐 서지, 지락 서지, 상용주파 서지, 철심포화 서지

1️⃣서지의 발생원인

1)자연 발생에 의한 Surge

2)개폐Surge

뇌 Surge에 비해 파고값은 높지 않지만, 지속시간 길어서 기기절연에 영향
개폐 Surge의 종류
- 무부하 선로 개폐 : 투입 Surge, 차단시 재점호Surge
- 유도성 소전류 차단Surge : 전류절단, 반복재점호, 유발절단Surge
- 고장전류 차단 Surge : 지락 단락 Surge
- 3상 비동기 투입 Surge : 3상의 비동기 투입 Surge
개폐 Surge중 무부하 개폐 서지와 유도성 소전류 차단 서지가 대표적임
- 무부하 개폐 Surge
  무부하 선로 투입 시 교류전압 최댓값 Em 의 2Em Surge전압이 발생하며, 차단 시 절연 회복이 충분치 못하면 3Em서지 발생
- 유도성 소전류 차단Surge
  무부하 여자전류, 지연 소전류 차단 시 발생
  - 전류 전달 서지 : 전류의 영점을 기다리지 않고 강제 차단할때
  - 반복 재점호 서지 : 극 간 절연 회복의 상태에 따라 점호, 소호가 반복될 때
  - 유발 절단 서지 : 3상 전류 차단 시 각상의 전류 절단 위상이 다를 때 발생

3)지락 서지

4)기동 서지

5)정전기에 의한 서지, 핵에 의한 서지

2️⃣서지의 침입경로

서지는 전기기기의 입력선, 전원선, 출력선, 접지계통, 공중파 등으로 침입하는데, 다음 그림은 서지와 노이즈의 침입경로와 그 비율을 표시한 것

3️⃣서지 및 노이즈의 대책

내뢰 서지 보호
- 내전압 성능(BIL)이 낮은 건식의 기기(Mold기기)등에는 서지 옵서버 설치
- 보호장치의 적용 : 서지전압 보호장치는 지정된 동작범위 이내에서 동작하는 한 전자장비에 위험을 야기하지 않는 레벌까지 이상현상은 억제시키는 것이다.
- 복합 보호회로의 적용 : 위 표에서 개별 보호소자의 장점을 활용하여 적용한 회로

접지설비의 서지임피던스 저감
- 뇌서지에 의한 접지저항값이 높으면 그 점의 전위 상승이 높아지며, 특히 뇌 서지의 고조파 성분이 많으므로 접지저항보다도 접지 임피던스로 영향이 매우 크다
- 대지전위 상승에 의한 기기의 손상방지와 인체의 보안상으로도 서지접지저항 값을 낮출 필요가 있다. 접자전극의 형상과 접지선의 굵기와 배선에 따라 서지접지저항값을 감소시킬 수 있다

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