피뢰기 ( Lightning Arrester & Surge Arrester -Part 1.피뢰기 편)

이번 시간에는 전기를 공부하면서 조금 헷갈릴 수 있는 

피뢰기와 서지흡수기에 대해 알아보는 시간을 가져보도록 하겠습니다. 

전기기사를 공부하며 알게될 피뢰기 (Part 1) 와 서지흡수기 (Part 2)에 대해 알아 보도록 하겠습니다.

 

1. Arrester 

 

피뢰기와 서지흡수기 둘다 Arrester라고 칭하는 경우가 많습니다. 그 이유는 기본적으로 구성되는 요소가 같고, 피뢰기나 서지흡수기 둘다 이상전압이 내습하였을 시에 동작하는 기기로 역할이 비슷하기 때문입니다. Arrester를 먼저 사진으로 보면 다음과 같습니다. (피뢰기 & 서지흡수기 둘다 비슷한 형태를 나타냅니다.)

출처-Amazon

그렇다면 피뢰기와 서지 흡수기의 차이에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

2.피뢰기와 서지흡수기(Lightning Arrestor & Surge Arrester)

 

피뢰기는 낙뢰와 같은 이상전압이 내습할 경우 대지로 방전하고 그 속류를 차단하는 장치로 기기나 선로를 보호하는 용도로 사용합니다. 서지흡수기의 경우 낙뢰를 대비하여 시설하는 것이 아닌 차단기를 개패할때 발생하는 개패서지를 차단하기 위해 사용하게 됩니다. 또한 서지흡수기는 피뢰기와 달리 방전내량이 낮으며 몰드변압기와 같은 기기를 보호하기 위해 시설을 합니다.

 

3. 피뢰기의 구성요소

 

피뢰기는 기본적으로 직렬갭과 특성요소로 구성됩니다. 갭이 있는 피뢰기의 경우 특성요소로 SIC(탄화규소)를 사용하는 반면 갭레스형 피뢰기의 경우 ZnO(산화아연)을 주로 이용합니다.(갭레스형 피뢰기의 특징은 산화아연에 가하는 전압이 높아짐에 따른 저항이 낮아져 직렬갭의 필요가 없게 됩니다. 따라서 소형화가 가능하며 서지에 뛰어난 성능을 가진다는 장점이 있습니다. - 자세한 내용은 part 2에서 다루도록 하겠습니다.)

 

직렬갭의 역할은 정상시에는 방전을 하지 않고 절연상태를 유지하지만, 이상 과전압 발생시에는이상전압을 대지로 방전하고 속류를 차단하는 역할을 합니다. (전압이 크게작용 할 수록 저항이 줄어드는 특성을 이용한 것입니다.)

 

특성요소의 역할은 뇌전류 방전 시 피뢰기의 전위상승을 억제하며 피뢰기 자체의 절연 파괴를 방지하는것 입니다. 

 

4. 피뢰기의 구비조건과 시설 장소 (4가지, 시험에 많이 나오는 Type)

 

1) 상용 주파 방전 개시 전압이 높을 것

2) 속류 차단 능력이 클 것

3) 제한 전압이 낮을 것

4) 충격 방전 개시 전압이 낮을 것

그밖에도 기계적 강도가 우수할 것 등이 있습니다.

 

여기서 상용 주파 방전 개시 전압이라 하면 상용주파수의 개시 전압이 가해졌을 때 방전을 시작하는 전압입니다.

또한, 속류는 정상전류라고 생각하시면 이해하기 쉽습니다. 정상적인 전류가 피뢰기를 통해 빠져나가선 안되므로 속류의 차단능력이 커야하는 것입니다. 세 번째로 제한 전압은 이상전압 방전 후 피뢰기 자체에 남아있는 전압이라고 보시면 되겠습니다. 제한 전압 또한 이상전압의 일부이므로 낮아야 겠죠? 마지막으로 충격 방전 개시 전압은 낙뢰와 같은 이상전압이 가해졌을 때 방전을 시작하는 전압입니다. 이 수치가 낮아야 피뢰기 후속에 보호기기들에 타격을 주지 않을 수 있습니다.

 

그렇다면 이 피뢰기가 시설 되는 곳을 알아 보겠습니다.

 

1) 발,변전소 또는 이에 준하는 장소의 가공전선 인입구 및 인출구

2) 가공전선로에 접속하는 배전용 변압기의 고압측 및 특고압측

3) 고압 및 특고압 가공전선로로부터 공급을 받는 수용장소의 인입구

4) 가공전선로와 지중전선로가 접속되는 부분

 

다음은 피뢰기의 공칭전압과 공칭전압에 대한 이격거리에 대해 알아 보도록 하겠습니다.

 

 

5.피뢰기의 공칭전압과 이격거리 및 피뢰기의 정격전압

위 표에서 가장 중요한 것은 전력계통이 22.9kV일 때 입니다. 배전선로의 경우 18kV를 변전소의 경우 21kV의 피뢰기를 시설하게 됩니다.

 

계통에 따른 피뢰기 정격전압의 경우 유효접지 계통에 따라  E=AxBxV로 나타낼 수 있습니다.

E의경우 피뢰기의 정격전압이라 하면, A는 접지계수, B는 여유도, V는 최고허용 전압을 의미합니다.

여기서, 접지계수는 계통의 접지에 따라 유효접지일 경우 0.6~0.8로 산정하고, 비접지일 경우 1인 계수를 갖게됩니다.

여기서 유효접지계통이라 하면 345, 154kV를 칭하는 것입니다. 여유도의 경우 유효접지 계통에서 1.15배가 추가되게 됩니다.

 

아래는 part 2입니다.

 

https://retriever12.tistory.com/41

갭레스형 피뢰기 & 서지흡수기 ( Galess type Arrester & Surge Arrester -Part 2.서지흡수기 편)

긴글 읽어 주셔서 감사합니다.