피뢰기 (lightning arrester) 상용주파 방전개시전압과 기준충격절연강도

피뢰기는 전기기사, 전기기술사 시험에서 빠지지 않고 나오는 단골 문제입니다. 중요하기 때문에 자주 나온다고 생각하면 편할 것 같습니다. 모든 전기설비를 낙뢰에 견디게 설계하는 것은 비효율적이고 가능하지도 않은 일입니다.

기초 학문이 아닌 공학을 공부하는 입장으로서 모든 것은 돈과 관련이 있다라고 생각할 수 있는데, 이 피뢰기야말로 값싸게 수변전설비 특히 변압기를 보호할 수 있는 최고의 설비 입니다.

피뢰기 Lighting Arrester는 줄여서 LA로 표시합니다. 그럼 이제부터 피뢰기의 사항에 대하여 하나하나 알아보겠습니다.

피뢰기를 구성하는 요소 중 가장 중요한 것은 충격파 방전개시전압, 상용주파 방전개시 전압입니다.

상용주파 방전개시전압은 크면 클 수록 좋고, 충격파 방전개시전압은 낮으면 낮을 수록 좋습니다.

<상용주파 방전 개시전압에 대하여>

상용주파 방전개시전압 중 가장 큰 값은 1선 지락시 건전상 대지전위 상승 입니다. 전기를 공부하시는 분이라면 많이 들어봤을 "1선 지락시 건전상 대지전위 상승"은 A상의 지락이 발생했을 때 B상과 C상의 전위가 얼마만큼 상승되느냐 입니다.

각 상은 피뢰기로 대지와 연결이 되어 있고, 상용주파 방전개시 전압 즉, 1선 지락시 건전상 대지전위가 상승하면 일정 값 이상에서는 피뢰기가 방전해버릴 것 입니다. 이렇게 되면 건전상 (B, C 상) 또한 지락이 되게 됩니다.

이 것을 방지하기 위하여 피뢰기의 상용주파 방전개시 전압은 크면 클 수록 좋습니다.

한마디로 얘기하면 1선 지락시 건전상의 대지전위 상승에 의해서 피뢰기가 동작하지 않게끔 하려면 상용주파 방전개시전압을 1선 지락시 건전상 대지전위 상승값보다 크게 해야 합니다.

이 이유에 따라서 유효접지 (1.38) 계통을 선정하게 됩니다.

이 것을 순서대로 써보면

결국 이 6가지의 계산 및 결정들이 우리가 흔히 부르는 절연 협조가 됩니다. 이렇게 따져보니 절연협조의 기본이 피뢰기라는 얘기가 틀린말이 아닌 것 같습니다.

상용주파 방전개시 전압에 1.6배를 하게 되면 피뢰기 정격전압이 결정됩니다.

다시 피뢰기 정격전압의 (1.6~3.6)배를 하게 되면 충격파 방전개시전압이 결정됩니다.

앞서 말씀드렸듯이 충격파 방전개시 전압은 낮으면 낮을 수록 좋기 때문에 1.6배를 선정하는 것이 좋습니다.

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