절연의 합리화

 

1) 절연의 합리화

① 지속성 과전압이나 뇌 서어지로부터 전력계통을 방호하기 위하여 계통의 절연은 상용주파의 과전압이나 개폐 서어지에 충분히 견디고, 뇌 서어지에 대해서는 피뢰기의 보호작용에 의해서 기기절연을 확보하는 방법이 취하여지고 있다.

② 하나의 전력계통에 있어서 피뢰기의 제한전압을 기준으로 이것에 대하여 어느 정도 여유를 가진 절연강도를 마련해서, 모든 기기에 이것과 같거나 혹은 그이상의 내압을 갖도록 하는 것과 동시에 기기의 중요도, 특수성 및 피뢰기에서의 원근에 따라 합리적인 격차를 두어, 계통 전체로서 정연한 하나의 절연체계를 갖도록 하고, 이것을 전력계통의 절연협조(Coordination of Insulation)라 한다.

③ 최근에는 피뢰기에 의한 내부 이상전압의 처리, 외부절연의 오손, 기기의 열화, 상용 주파 과전압에 대한 절연까지도 함께 고려해서 계통 전체로서의 절연협조 문제를 어떻게 가져갈 것인가 하는 종합적인 검토가 추진되고 있다

 

2) 기본적인 절연협조의 예

① 변압기 등 중요한 기기가 있는 변전설비에서 뇌의 직격을 피한다. 이를 위해서는 변전설비 구내 및 근처 1~2km정도에 충분한 차폐효과를 지닌 가공지선을 설치한다.

② 발전소에 침입하는 이상전압에 대해서는 피뢰기를 설치하여 이상전압을 제한전압까지 저하시킨다. 이 경우 피뢰기의 보호효과는 보호할 기기에 가까울수록 유효하다. 또 기기 류에는 피뢰기의 제한전압과 피뢰기의 접지저항에 의한 전압강하가 더해진 전압이 걸리게 되므로 접지저항은 될 수 있는 대로 작게 할 필요가 있으며 5[Ω]정도 이하로 하는 것이 바람직하다.

3) 절연계급과 기준절연강도

① 기기의 절연을 표준화하고 또 통일된 절연체계를 구성한다는 목적에서 절연계급을 설정하고 대응해서 기준충격절연강도(Basic Insulation Level)BIL 가 제정되고 있다.

② 절연계급은 전력계통에 사용되는 기기 (직류, 회전기, 건식변압기, 정류기는 제외)의 절연강도에 대해여 구분한 것으로서 계급을 단순히 호수로 나타낸다.

4) 절연 협조 검토사항

절연 협조를 검토함에 있어서는 뇌와 같은 자연현상 및 기기의 제작기술과 송배전 선로의 운용기술을 하나로 묶은 광범위한 분야에 걸친 지식과 자료를 필요하게 되며 절연협조의 확보에는 확률적인 요소가 많이 포함되기 때문에 과거의 실적과 경험을 토대로 신중히 검토해야 한다

5) 피보호기기와 피뢰기 간의 거리가 보호에 미치는 영향

발전소에 침입한 뇌 서어지는 피뢰기에 의하여 제한전압까지 제한되어서 피보호기(주변압기)의 단자에 도달한다.(상당히 위험)

변압기의 서지 임피던스는 1～6[kΩ]정도로서 선로의 그것에 비하여 크기 때문에, 서어지는 변압기 단자에서 정반사하고, 다시 이러한 전압진행파의 왕복반사는 2배를 주기로 하는 감쇠진동 전압과 제한전압이 중첩된 파형으로 변압기로 향한다.