피뢰기 (LA : Lighting Arrester)

피뢰기

송전선로에 이상전압 1000[kV]가 내습했다고 하면 변압기는 기준충격절연강도가

150[kV]이므로 이상전압이 그대로 변압기에 진행하면 변압기는 소손되고 말 것이다.

이상전압 내습시 변압기를 보호하기 위하여 변압기의 전원측에 피뢰기를 설치하여

이상전압 내습시 전압을 100[kV]까지 낮추어 변압기를 보호하게 된다.

충격파 전압

변압기를 보호하기 위하여 피뢰기를 설치하게 되는데 만약에 충격파 전압이 내습했을 때

피뢰기는 변압기의 기준충격절연강도 150[kV]보다는 낮은 전압에서 방전을 개시하여

전압을 낮추게 되며 이상전압을 피뢰기의 제한전압 100[kV]이하로 낮추게 된다.

​

가. 피뢰기의 용도

▣ 평상시에는 누설전류를 방지하고 이상전압이 내습하면 이상전압을 대지로 방류하고

    전원으로 부터 공급되는 속류를 차단한다.

   ⊙ 이상전압(충격파 전압)을 대지로 방류시키고 속류(Follow Current)를 차단한다.

속류차단

※ 피뢰기는 뇌전류가 발생하면 충격파(이상전압) 전류를 우선 방류하고 난 후 전원으로

    부터 공급되는 후속전류 즉, 속류를 차단한다.

​

 ▣ 속류 : 충격파 전류의 방전을 종료한 후 전원으로 부터 공급되는 상용주파 전류

​

나. 피뢰기의 구성

 ▣ 직렬갭(저항) + 특성요소 (저항)

   ※ 실드링 : 구성요소는 아니다. 피뢰기의 보호장치

① 직렬갭 : 여러개의 자기들을 직렬로 겹쳐 조합한 저항기구이다.​​

   ⊙ 저항으로 구성된다.

   ⊙ 평상시에는 피뢰기를 열린 상태로 유지한다.

   ⊙ 과전압이 인가되었을 때는 피뢰기를 단락상태로 유지한다.

   ⊙ 평상시에는 누설전류를 방지하고 방전을 종료한 후에는 속류를 차단한다.

    ※ 최근에는 직렬갭을 생략하고 특성요소로만 구성되는 피뢰기를 사용하고 있다.

② 특성요소

   ⊙ 탄화규소(Sic)가 주성분인 저항성분이다. : 탄화규소(Sic ⇔ 산화아연(ZnO)

    ※ 아연은 도체, 산화아연은 절연체 (산화아연은 도체와 절연체 상호 변환한다)

   ⊙ 실드링 (보호장치)

    - 전기적 또는 자기적 충격으로 부터 피뢰기를 보호한다.

​

다. 피뢰기 정격전류 (공칭방전전류)

 ▣ 피뢰기(LA)를 통하여 최대로 방전시킬 수 있는 전류

   ⊙ 피뢰기를 통해서 최대로 흘릴 수 있는 전류, 충격전류를 공칭방전전류,

      그 허용최고한도를 방전내량, 공칭방전류는 뇌충격전류로 뇌충격전류의

      파고값으로 표시한다.

【 공칭방전전류(최대값)-파고값】

공칭방전전류[A]	송전계통
10,000	154[kV] 계통
5,000	66 [kV] 계통
2,500	22.9 [kV] 계통

라. 피뢰기 설치 의무 장소

피뢰기 설치 장소

① 발변전소의 인출구 및 인입구

② 가공전선과 지중전선의 접속점

③ 고압 및 특고압 선로로 부터 공급받는 수용장소의 인입구

④ 배전용 변압기의 고압 및 특고압측

피뢰기2

마. 피뢰기의 정격전압 (=공칭전압=상용주파 허용 단자전압)

 ▣ 피뢰기의 정격전압

   ⊙ 속류를 차단할 수 있는 최고의 교류전압

피뢰기 설치

⊙ 충격파 전류가 100[kV]가 되면 방전을 개시하여 전압을 낮추다가

    충격파 전류가 18[kV]가 되면 전류를 차단하여

    충격파 전류에 이어 흐르는 속류를 차단하게 된다.

​

▣ 접지계수 및 여유도

  ⊙ 접지계수 및 여유도와 계통 최고 허용전압을 이용하는 방법

유효접지

  비접지 : √3 배

  직접, 다중접지 : 1.3 E (유효접지)

                        β : 여유계수 - 보통 1.15

​

※ 피뢰기의 정격전압을 결정할 때 가장 중요한 요소는 대지전압 상승값이다.

 

문제1. 피뢰기의 구조는 ? ④ 직렬갭과 특성요소 (실드링 : 보호장치)

   (둘다, 저항으로 구성되어 있다)

​

문제 2. 피뢰기의 구조에 해당하지 않는 것은 ? ③ 콘덴서

​

문제 3. 전력용 피뢰기에서 직렬갭의 주된 목적은 ?

   ① 상시에는 누설전류를 방지하고 충격파 방전후에는 속류를 차단한다.

​

문제3. 피뢰기의 정격전압은 ? (피뢰기 공칭전압, 상용주파허용단자전압)

   ② 속류를 차단할 수 있는 최고의 교류전압

② 공칭전압 V

   ⊙ 직접접지 : 0.8~1.0 V

   ⊙ 저항, 소호리액터 접지 : 1.4~1.6 V

​

문제 5. 피뢰기의 공칭전압으로 삼고 있는 것은 ? ③ 상용주파 허용 단자전압

​

문제6. 송전계통에서 이용되는 피뢰기 정격전압은 선로의 공칭전압의 몇배로 적용

   되는가 ?

   ③ 직접접지 : 0.8~1.0 V(선간전압), 저항, 소호리액터 접지 : 1.4~1.6 V

​

문제7. 피뢰기 제한전압은 ? ③ 피뢰기 동작중 단자전압의 최고치

   ※ 제한전압 : 충격파 방전으로(피뢰기 동작중) 전압이 저하되어 피뢰기의 단자간에

                    남게 되는 충격전압

    ⊙ 피뢰기 동작중 단자전압 최고치

    ⊙ 제한전압은 낮을 수록 좋다.

문제 8. 피뢰기 제한전압은 ? ④ 충격파 전류가 흐르고 있을 때 피뢰기 단자간 최고전압

​

문제 9. 피뢰기 제한전압의 산출식은 ?

문제 10. 피뢰기 구비조건이 아닌 것은 ? ③

   ① 충격파 방전개시 전압이 낮을 것

   ② 상용주파 방전개시 전압이 높은 것

   ③ 방전내량이 낮을 것

   ④ 속류차단능력이 충분할 것

​

문제11. 피뢰기 충격방전개시전압은 무엇으로 표시하는가 ?

   ③ 뇌 충격파의 최대값

​

문제 12. 변전소, 발전소 등에 설치하는 피뢰기에 대한 설명으로 잘못된 것은 ? ②

   ① 피뢰기의 직렬갭, 특성요소는 저항으로 이루어져 있다.

   ② 정격전압은 상용주파 정현파 전류의 최고한도의 순시값이다.

   ③ 방전전류는 뇌충격 전류의 최고값으로 나타낸다.

   ④ 속류란 방전현상이 끝난 후에도 전원으로 부터 공급되는 전류이다.

​

문제 13. 피뢰기에 대한 설명으로 가장 적절한 것은 ?

   ② 이상전압이 내습했을 때 방전에 의한 기류를 차단하는 것

​

문제 14. 송전계통에서 절연협조에 기본이 되는 것은 ? ① 피뢰기 제한전압

   【 뇌에 의한 절연강도 순서】

    피뢰기 - 변압기 - 기기부싱 - 결합 콘덴서 - 차단기 - 선로애자

    제한전압 BIL 직격뢰

​

문제 15. 송전계통에서 절연협조에 있어서 절연레벨이 가장 낮은 것은 ? 피뢰기

​

문제 16. 피뢰기 제한전압이 728[kV], 변압기 기준충격 절연강도 1,030[kV]이라면

   보호여유율은 몇 % 인가 ?

문제 17. 우리나라 22.9[kV] 배전선로에 적용하는 피뢰기의 공칭방전류는 ? 2,500[A]

   154 [kV] - 10,000[A]

   66[kV] - 5,000[A]

   22.9[kV] - 2,500[A]

​

문제 18. 유효접지 계통에서 피뢰기의 정격전압을 결정하는데 가장 중요한 요소는 ?

   ④ 1선 지락시 건전상의 대지전위 상승값

​

문제 19. 154[kV] 송전계통에 뇌에 대한 것으로 절연강도에 대한 순서가 가장 경제적이며

   합리적인 것은 ?

   피뢰기 - 변압기 - 기기부싱 - 결합콘덴서 - 차단기 - 선로애자