목차(서지 원인과 대책 QNS)
서지 원인과 대책
❗서지(Surge)
1)서지의 정의
급속히 증가 후 서서히 감소하는 전기적 전류, 전압의 과도특성
2)서지의 종류
- 자연서지: 직접뢰, 간접뢰, 유도뢰 등의 이상현상
- 개폐서지: 유도부하 차단시 발생하는 이상서지
- 기동서지: 발전기, 전동기 등의 기동 시 돌입 서지
3)서지의 영향
- 전류형 서지
부품의 과열파괴 - 전압형 서지
부품의 절연파
1️⃣서지의 발생원인
1)자연 발생에 의한 서지
- 뇌운의 전위경도는 대략 100[MV]]정도
- +뇌운 크기 : 9~12[km]]
- -뇌운 크기 : 500[m]~10[km]
- 뇌운 발생은 선택접촉설, 수적분열설, 빙전대전설 등이 발표되고 있다
- 뇌운의 종류- 여뢰(상승기류), 계뢰(한랭, 온랭전선), 우뢰(태풍, 저기압)
- 낙뢰 발생과 뇌임펄스 전압의 표준파형(IEC)
- 뇌서지 종류
- 직격뢰
직격뢰는 뇌운으로부터 직접 발생하여 대지로 방사한 대단히 강력한 전자력선으로 구조물 또는 피뢰침에 직접 뇌격하는 것으로써 약200[kA]이상의 뇌전류를 가지고 있다 - 간접뢰
송전선 및 통신선선로에 낙뢰가 뇌격하여 선로를 통하여 서지가 전도하는 것 - 유도뢰
낙뢰지점의 근접한곳에 매설된 전원선, 통신선, 접지 등의 도체를 통하여 서지가 전도되는 것
- 직격뢰
2)개폐서지
- 개폐기, 차단기 On/Off시 발생하는 Surge
- 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
- 무부하 개폐 Surge
3)지락 서지
- 선로의 1선지락, 2선지락사고 시 과도현상에 의한 중성점 전위 상승으로 이상전압이 발생(선로와 대지 간 전압 상승)
4)기동 서지
- 전동기 인버터 등의 작동 중에 발생하는 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
- 서지전압에 의해서 민감한 전자장비가 파손되는 것을 막기위해서는 등전위 접지보호장치를 적용시켜야 한다
- 외뢰 서지 보호
- 회전 구체법에 의한 피뢰침설비를 하여 뇌차폐
- 피뢰기의 설치
- 등전위화 접지
- 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
- 등전위화 : 뇌서지의 침입 시 전위가 상승하여도 기기 외함과 전원의 상대 전위차는 보호장치의 제한전압 정도의 낮은 전위를 유지할 수 있다
- 보호장치와 절연트랜스의 조합
- 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
목차(서지 원인과 대책 QNS)
서지 원인과 대책
💯기출문제
●S02 자동화설비에 대한 서지 및 노이즈 경감태책을 논의하시오
모범답안(서지및 노이즈 대책 QNS02)
3️⃣서지 및 노이즈의 대책
- 서지전압에 의해서 민감한 전자장비가 파손되는 것을 막기위해서는 등전위 접지보호장치를 적용시켜야 한다
- 외뢰 서지 보호
- 회전 구체법에 의한 피뢰침설비를 하여 뇌차폐
- 피뢰기의 설치
- 등전위화 접지
- 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
- 등전위화 : 뇌서지의 침입 시 전위가 상승하여도 기기 외함과 전원의 상대 전위차는 보호장치의 제한전압 정도의 낮은 전위를 유지할 수 있다
- 보호장치와 절연트랜스의 조합
- 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
○S03 건축물 내부의 정보통신설비에 침입하는 서지의 경로와 대책을 약술하시오
모범답안(서지 침입경로 및 대책 QNS03)
서지의 침입경로
서지는 전기기기의 입력선, 전원선, 출력선, 접지계통, 공중파 등으로 침입하는데, 다음 그림은 서지와 노이즈의 침입경로와 그 비율을 표시한 것
서지 및 노이즈의 대책
- 서지전압에 의해서 민감한 전자장비가 파손되는 것을 막기위해서는 등전위 접지보호장치를 적용시켜야 한다
- 외뢰 서지 보호
- 회전 구체법에 의한 피뢰침설비를 하여 뇌차폐
- 피뢰기의 설치
- 등전위화 접지
- 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
- 등전위화 : 뇌서지의 침입 시 전위가 상승하여도 기기 외함과 전원의 상대 전위차는 보호장치의 제한전압 정도의 낮은 전위를 유지할 수 있다
- 보호장치와 절연트랜스의 조합
- 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
●S06 뇌이상전압이 전기설비에 미치는 영향에 대하여 설명하시오
모범답안(뇌이상이 전기설비에 미치는영향 QNS06)
뇌 이상전압은 낙뢰로 인해 발생하는 높은 전압으로, 전기 설비에 다양한 문제를 일으킬 수 있습니다. 뇌 이상전압은 크게 직격뢰와 유도뢰로 나눌 수 있습니다.
1. 직격뢰
직격뢰는 낙뢰가 직접 전기 설비에 떨어지는 경우로, 가장 심각한 피해를 초래합니다.
- 절연 파괴: 뇌 전류는 매우 높은 에너지를 가지고 있어, 전기 설비의 절연을 파괴할 수 있습니다. 이로 인해 단락 사고, 지락 사고 등이 발생할 수 있습니다.
- 기기 손상: 변압기, 개폐기, 전선 등 전기 설비가 뇌 전류에 직접 노출되면 심각한 손상을 입을 수 있습니다.
- 화재 및 폭발: 뇌 전류로 인해 발생한 아크는 화재나 폭발을 일으킬 수 있습니다.
2. 유도뢰
유도뢰는 낙뢰가 전기 설비 근처에 떨어지면서 유도되는 전압으로, 직격뢰보다는 피해가 적지만 여전히 위험합니다.
- 과전압으로 인한 손상: 유도뢰는 전기 설비에 과전압을 유발하여 절연 파괴, 기기 손상 등을 일으킬 수 있습니다.
- 전자 기기 오작동: 유도뢰는 전자 기기의 오작동을 유발할 수 있으며, 심한 경우 고장을 일으킬 수 있습니다.
뇌 이상전압으로 인한 피해를 줄이기 위한 대책
- 피뢰 시스템 설치: 피뢰침, 피뢰기 등을 설치하여 뇌 전류를 안전하게 대지로 방전시켜야 합니다.
- 접지 시스템 강화: 접지 시스템을 강화하여 뇌 전류가 효과적으로 대지로 흐르도록 해야 합니다.
- 서지 보호 장치 설치: 서지 보호 장치를 설치하여 뇌 이상전압으로부터 전기 설비를 보호해야 합니다.
- 절연 강화: 전기 설비의 절연을 강화하여 뇌 이상전압에 대한 내성을 높여야 합니다.
목차(서지 원인과 대책 QNS)
서지 원인과 대책
🌐V0130Z25 / QNS
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