목차(서지흡수기)
서지흡수기
❓서지흡수기
SA(Surge Absorber)
- 피뢰기의 일종으로 선로에서 발생하는 개폐서지, 순간과도현상으로 2차기기에 악영향을 주는 것을 막기 위하여 설치하는 것
- 건식류의 변압기나 기기 계통의 보호가 주요 대상물
1️⃣설치위치
- 보호하고자 하는 기기의 전단에 설치하며 대부분 개폐서지를 발생하는 차단기 후단에 설치운용
3️⃣서지흡수기정격
| 공칭전압 | 3.3[kV] | 6.6[kV] | 22.9[kV] |
|---|---|---|---|
| 정격전압 | 4.5[kV] | 7.5[kV] | 18[kV] |
| 공칭방전전류 | 5[kV] | 5[kV] | 5[kV] |
4️⃣종류
1)특고압 고압 혼촉방지를 위한 방전장지
- 목적 : 특고압 고압혼촉시 고압측 전위 상승방지
- 설치장소 : Tr2차측에서 가장 가까운 장소에 각 상마다 설치
- 종류 : SurgeAbsorber, LihtingArrester, SurgeArrester
- 정격 선정 시 고려사항
- 상용주파 방전 개시전압이 고압 2차측 전압의 3배 이하로 선정
- 상용주파 방전 개시전압은 제작자와 협의
2)VCB개폐 시 개폐 서지 보호장치
- 목적 : 건식 TR, 몰드 TR기기 계통의 기계 서지 보호
- 유입Tr : BIL값 = 5E + 50[kV]
- 건식Tr : BIL값 = 상용주파내전압 시험치 × √2 × 1.25
- 몰드Tr은 유입Tr에 비해 BIL값이 낮아 개폐서지, 순간과도전압에 견디기 힘들므로 SA로 보호
(BIL값이 100[kV]이하는 SA를 설치한다) - 설치장소 : 개폐서지를 발생하는 VCB 2차측
3)회전기기 보호장치
- 목적: 회전기기 및 발전기를 이상전압으로부터 보호
- 설치장소: 보호하고자 하는기기 전단에 설치
2️⃣SA와 기기 조합
| 설치필요 | 설치불요 |
|---|---|
| VCB+ Mold Tr | VCB+유입변압기 |
| VCB+ Motor | OCB+Motor, Tr |
목차(서지흡수기)
서지흡수기
💯기출문제
○48.그림과 같은 선로에 서지흡수기의 정격 선정 및 설치 이유에 대한 설명하시오
●49.송전계통에서 발생하는 개폐서지의 발생원인, 해석 및 감소대책에 대하여 기술하시오
발생원인,
해석및 감소대책
발생 원인
- 충전 전류 차단: 무부하 송전선이나 케이블의 차단 시, 선로에 축적된 에너지가 순간적으로 방출되면서 높은 전압이 발생합니다.
- 변압기 여자 전류 차단: 무부하 변압기를 차단할 때, 변압기의 누설 리액턴스에 의해 발생하는 여자 전류가 차단되면서 서지가 발생합니다.
- 3상 불균형 투입: 3상 차단기가 동시에 투입되지 않고 시간차를 두고 투입될 경우, 불균형 전류가 흐르면서 서지가 발생합니다.
- 고속 재폐로: 고장 발생 후 빠르게 차단기를 재투입할 때, 회복 전압이 높아져 서지가 발생할 수 있습니다.
- 고장 차단: 단락 사고 등의 고장 발생 시, 고장 전류를 차단하면서 발생하는 아크 현상으로 인해 서지가 발생합니다.
해석 및 감소 대책
개폐서지를 해석하기 위해서는 서지의 파형, 크기, 발생 시점 등을 분석해야 합니다. 이를 통해 서지의 발생 원인을 규명하고, 적절한 감소 대책을 수립할 수 있습니다.
감소 대책
- 서지 보호기 설치: 서지 흡수 소자를 이용하여 서지를 흡수하거나, 서지 전류를 지락시켜 전압 상승을 억제합니다.
- 저항 접지: 중성점을 저항 접지하여 서지 전류의 흐름을 제한합니다.
- 변압기의 중성점 접지 방식 개선: 변압기의 중성점 접지 방식을 변경하여 서지 발생을 억제할 수 있습니다.
- 차단기의 성능 개선: 고속 차단, 저유지 전압 차단 등 차단기의 성능을 개선하여 서지를 감소시킬 수 있습니다.
- 계통 구성 변경: 송전선로의 길이를 단축하거나, 계통의 용량을 증가시켜 서지의 영향을 줄일 수 있습니다.
- 절연 협조: 설비의 절연 수준을 높여 서지에 대한 내성을 향상시킵니다.
- 계통 해석: 계통 해석 프로그램을 이용하여 서지 발생 시뮬레이션을 수행하고, 최적의 감소 대책을 수립합니다.
●50.몰드변압기 2차 차단기로VCB를 사용하여 3.3[kV]유도전동기 부하에 전력을 공급한다. 변압기 보호용 SA를 다음 계통조건으로 적용할 때 단선도를 작성하고, 각 설비(VCB, SA등)에 대하여 설명하시오
22.9/3.3[kV]3상 몰드 변압기 1,000[kVA](BIL : 40[kV]
VCB의 개폐서지 전압은 정격전압의 3배
22.9/3.3[kV]3상 몰드 변압기 1,000[kVA](BIL : 40[kV])
VCB의 개폐서지 전압은 정격전압의 3배
문제 요약
- 변압기: 22.9/3.3kV, 1000kVA 몰드 변압기 (BIL: 40kV)
- 차단기: VCB (Vacuum Circuit Breaker)
- 부하: 3.3kV 유도 전동기
- 보호: 서지 보호기 (Surge Arrester, SA)
- 조건: VCB 개폐 서지 전압은 정격전압의 3배
단선도
[이미지: 몰드 변압기 보호 시스템 단선도]
- 설명:
- 전원: 22.9kV 고압선
- 변압기: 전압을 3.3kV로 강압하여 저압측에 공급
- VCB: 변압기의 고압측과 저압측에 각각 설치되어 회로를 개폐하고, 단락 사고 발생 시 전류를 차단
- SA: 변압기의 고압측과 저압측에 각각 설치되어 개폐 서지, 낙뢰 등으로 인한 과도한 전압을 흡수하여 변압기 및 기타 설비를 보호
- 부하: 3.3kV 유도 전동기
각 설비 설명
1. VCB (Vacuum Circuit Breaker)
- 정의: 진공 차단기를 의미하며, 진공 챔버 내에서 접점을 분리하여 아크를 소멸시켜 회로를 차단하는 장치
- 특징:
- 빠른 차단 속도
- 소형 경량
- 낮은 유지보수
- 높은 신뢰성
- 장점:
- 개폐 서지가 작아 설비 수명 연장
- 소음이 적고 환경 친화적
- 단점:
- 고가
- 기능:
- 단락 사고 발생 시 빠르게 회로 차단
- 과전류 보호
- 지락 보호
2. SA (Surge Arrester)
- 정의: 과도한 전압을 흡수하여 전력 시스템을 보호하는 장치
- 종류:
- 산화 아연형 서지 보호기: 가장 일반적으로 사용되는 서지 보호기
- 원리:
- 정상 상태에서는 높은 임피던스를 가지고 있어 전류 흐름을 방지
- 과도한 전압이 발생하면 임피던스가 급격히 감소하여 과도한 전류를 흡수
- 기능:
- 개폐 서지, 낙뢰 서지 등으로 인한 과도한 전압 보호
- 변압기 절연 파괴 방지
추가 고려 사항
- SA 선정: 변압기의 BIL, VCB의 개폐 서지 전압, 설치 환경 등을 고려하여 적절한 SA를 선정해야 합니다.
- 조정: SA의 보호 레벨을 적절히 조정하여 과보호 및 미보호를 방지해야 합니다.
- 정기 점검: SA의 상태를 정기적으로 점검하고, 필요한 경우 교체해야 합니다.
○51.피뢰기(LA)의 정격 선정 시 고려사항과 서지흡수기의 정격에 대하여 설명하시오
1. 보호 대상 기기의 정격 전압
- 피뢰기의 정격 전압은 보호 대상 기기의 정격 전압과 일치하거나 약간 높아야 합니다.
- 너무 낮은 정격 전압의 피뢰기를 사용하면 정상적인 운전 상태에서도 불필요하게 동작할 수 있으며, 너무 높은 정격 전압의 피뢰기를 사용하면 충분한 보호 효과를 얻을 수 없습니다.
2. 설치 장소의 낙뢰 빈도
- 낙뢰 빈도가 높은 지역에서는 낙뢰 전류를 견딜 수 있는 충분한 방전 용량을 가진 피뢰기를 선정해야 합니다.
3. 보호 대상 기기의 종류 및 중요도
- 중요한 전력 설비의 경우 여유 있는 성능의 피뢰기를 선정하여 안전성을 확보해야 합니다.
4. 계통의 임피던스
- 계통의 임피던스가 낮을수록 피뢰기에 흐르는 낙뢰 전류가 커지므로 이를 고려하여 피뢰기를 선정해야 합니다.
5. 기타
- 피뢰기의 종류 (산화 아연형, 실리콘 카바이드형 등)
- 설치 환경 (온도, 습도, 오염도 등)
- 기타 관련 규정 및 표준
서지 흡수기의 정격
서지 흡수기는 주로 개폐 서지 등에 의한 과도한 전압을 흡수하여 보호 대상 기기를 보호하는 장치입니다. 서지 흡수기의 정격은 일반적으로 다음과 같은 요소들에 의해 결정됩니다.
- 최대 흡수 에너지: 서지 흡수기가 흡수할 수 있는 최대 에너지
- 최대 흡수 전류: 서지 흡수기가 흡수할 수 있는 최대 전류
- 최대 흡수 전압: 서지 흡수기가 흡수할 수 있는 최대 전압
- 응답 시간: 서지 발생 시 서지 흡수기가 얼마나 빠르게 반응하는가를 나타내는 시간
서지 흡수기의 정격은 보호 대상 기기의 종류, 설치 환경, 예상되는 서지 파형 등을 고려하여 선정해야 합니다.
피뢰기와 서지 흡수기의 차이
| 구분 | 피뢰기 | 서지 흡수기 |
|---|---|---|
| 주요 보호 대상 | 낙뢰 서지 | 개폐 서지 |
| 동작 원리 | 낙뢰 전류를 대지로 방류 | 과도한 에너지를 흡수 |
| 정격 | 정격 전압, 방전 전류 | 최대 흡수 에너지, 전류, 전압 |
| 설치 위치 | 외부 배전선, 변전소 등 | 보호 대상 기기 근처 |
결론
피뢰기와 서지 흡수기는 전력 시스템에서 과도한 전압으로부터 기기를 보호하는 중요한 역할을 합니다. 따라서 각 장치의 특성과 정격을 정확히 이해하고, 적절한 장치를 선정하여 설치해야 합니다.
목차(서지흡수기)
서지흡수기
🌐V0929C24
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