피뢰기의 충격방전개시전압 제한전압 상용주파방전 개시전압 및 설치 위치 장소

1. 피뢰기의 정의

1) 개념 

 뇌 또는 개폐서지 등의 이상전압으로 부터 기기를 보호하는 장치

2)역할

(1) 정상시 : 대지와의 절연을 유지

(2) 이상전압 침투시 : 신속히 방전하여 보호레벨 이하로 억제

(3) 이상전압 제기시 : 신속히 속류를 차단하여 대지와의 절연회복

2. 피뢰기의 충격방전 개시전압

 

1) 피뢰기 단자에 이상전압 인가시 방전개시전압

2) 충격방전개시전압

 TR BIL * 0.85 (KV)

 

3. 피뢰기 제한전압

1)방전중 과전압이 제한되어 피뢰기 양단자 간에 잔류하는 전압이며, 파고값으로 표시함.

2)피뢰기의 제한정압은

 

 

3) 변압기의 절연강도>피뢰기제한전압 + 피뢰기 접지저항 전압강하

4) 154KV의 경우

제한전압 = Vm * (2.6~3.6) = 450kV

5) 전압별 정격 전압

전력계통		피뢰기정격전압
공칭전압(KV)	중성점 접지방식	변전소	배전선로
22.9KV	3상4선식, 다중접지	21KV	18KV
22KV	PC접지, 비접지	24KV	-
66KV	PC접지, 비접지	72KV	-
154KV	유효접지	144KV	-
345KV	유효접지	288KV	-
765KV	유효접지	612KV	-

 

4. 피뢰기의 상용주파 방전개시전압

 1) 상용주파수 방전개시전압의 실효값

 2) 피뢰기 정격전압의 1.5배 이상

 3) 154KV의 경우

 상용주파 방전개시전압 = 144*1.5 = 216KV

5. 피뢰기의 공칭방전전류

 1) 방전전류는 피뢰기를 통하여 대지로 흐르는 전류를 의미

 2) 방전내량은 그 허용최대한도, 즉 임펄스 대전류 통전능력 의미 파고값으로 표기

 3) 방전전류 적용 예)

공칭방전전류	설치장소	적용조건
10KA	변전소	- 154KV 이상 계통  - 배전선로 인출측 - 장거리 송신 케이블
5KA	변전소	- 66KV 이하의 전력계통
2.5KA	선로	- 22.9KV 배전선로

 

6. 피뢰기의 설치 장소

 

1) 발전소, 변전소 또는 이에 준하는 장소의 가동전선 인입구 및 입출구

2) 가공전선에 접속하는 배전용 변압기의 고압측 및 특고압측.

3) 고압 및 특고압 가공전선로로 부터 공급을 받는 수용장소의 인입구.

4) 가공전선로와 지중전선로가 접속되는 곳

 

7. 피뢰기의 설치 위치

 1) 설치위치 : 가능한 피 보호기기에 근접해서 설치할것.

 2) 변전소에 침입한 뇌서지는 피뢰기와 변압기간 사이에서 왕복진동을 되풀이함

.(변압기 단자에서 정반사, 피뢰기에서 부반사)

Vt = Vp+2*u*s/V(KV)

Vt : 기기에 걸리는 전압.(KV). Vp: 피뢰기의 제한전압(KV)

u : 침입파의 파두준도(KV/us) V : 서지의 전파속도(m/마이크로세크)

s : 피뢰기의 거리 (m)

3)피뢰기와 피보호기기와의 이격거리

22.9KV	66KV	154Kv	345KV
20m	45m	65m	85m

 

8. 피뢰기 이격시 뇌 서지전압 계산예

 1) 조건 : 154KV 계통에서 피뢰기의 제한전압 600KV, 변압기에 내습하는 진행파의 준도 250KV/s, 진행파의 속도 V=150m/s

 2) 피뢰기의 설치를 변압기 전방 30m로 할 경우

Vt = 600+2*30*250/150 = 600+100 = 700KV

 3) 피뢰기 설치를 변압기 전방에 60m로 이격하여 설치하는 경우

Vt = 600+2*60*250/15 = 600+200 = 800KV

 4) 따라서, 30m이격시 700KV , 60m 이격시 800KV이므로, 피뢰기는 피보호기기에 거리가 근접할수록 피보호기기에 인가되는 전압이 작아지므로 피보호기기에 급전하여 설치해야함.

 

참조 : 공돌이의 만물상자이야기 기술사 풀이