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주상 변압기의 철손과 동손 비율

구분	철손(%)	동손(%)	합계(%)
손실전력(첨두부하시)	33	67	100
손실 전력량	65	35	100

전압 변동의 한도

표준전압

유지하여야 하는 전압

110(V)

220(V)

380(V)

110±6(V)

220±13(V)

380±38(V)

중성점 접지 방식의 비교

구분	비접지 방식	저항 접지 방식	소호리액터 접지방식	직접 접지 방식
접지 방법	송전 전압이 낮고 선로 길이가 짧은 경우에 이용하는 것으로 접지 하지 않는 방식	지락 전류 300(A)전후로 하기 위해 154(KV)급 400~900(Ω), 66(KV)급 100~400(Ω)	송전선의 대지 정전 용량과 병렬 공진하는 인ㄷ덕턴스 값을 가진 리액터로 중성점을 접지 하는 방식	변압기 중성점을 임피던스가 거의 없는 굵은 전선으로 대지에 접지하는 방식
1선 지락 고장시 건전상의 전압	크다	비접지의 경우보다 작으나 선간 전압 보다 크다	적어도 √3배까지 상승	평상시와 거의 같다
기기절연 수준	최대	비접지 보다 약간 낮다	저항 접지와 비슷	최저 단절연이 가능
다중 고장 확대 가능성	길이가 길수록 가능성이 크다	비접지보다 가능성이 적다	고저항 접지와 비슷	거의 없음
1선 지락 전류의 크기	작다(거리에 따라 다르다)	100~300(A)	최소	최대
보호 계전기 동작	지락 계전기의 적용 곤란	소세력 지락 계전기에 의하여 선택 차단된다	자연히 소호됨 선택 지락 차단불가	가장 확실, 신속, 신뢰도 최대
전자 유도 장해	작다	접지 저항값이 크면 클수록 작다	작다 단, 시간은 길다	최대 고속에 의해서 고장 시간 단축
1선 지락시 과도 안정도	크다	중간정도	최대 : 절대 안정도와 같은 정도	최소 : 고속도 재폐로의 의해서 개선
접지 장치 가격	작음, 보통 접지 변압기를 설치	저항기 값 큼	리액터 값 큼	최소 : 보통 접지용 단로기를 설치
우리나라의 상황	3.3, 6.6, 22(KV)		66(KV)	154, 345(KV)

원자료의 종류

원자료의 종류		연료	감속재	냉각재
가스 냉각로(GCR)		천연우라늄	흑연	탄산가스
경수로	비등수형(BWR)	농축우라늄	경수	경수
경수로	가압수형(PWR)	농축우라늄	경수	경수
중수로(CANDU)		천연, 농축우라늄	중수	탄산가스, 경수, 중수
고속 중식로(FBR)		플루토늄, 농축우라늄	없음	탄산가스, 나트륨 칼륨 합금

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차단기의 정격과 동작 책무

공칭전압	3.3(KV)	6.6(KV)	22.9(KV)	66(KV)	154(KV)	345(KV)
정격전압	3.6(KV)	7.2(KV)	25.8(KV)	72.5(KV)	170(KV)	362(KV)

애자의 종류

전압(KV)	22.9	66	154	345
수량	2~3	4~6	9~11	19~23

전선의 재질

구분	직경	비중	기계적 강도	도전율
경동선	1	1	1	97%
ACSR	1.4~1.6	0.8	1.5~2.0	61%

조상설비

	동기 조상기	전력용 콘덴서
조정	진상, 지상양용, 연속적	진상용, 계단적
전력손실	크다	작다
시충전	가능	불가능
용량변경	곤란	수시 가능
보수	용이하지 않다	용이하다
단락 고장	고장 전류 발생	고장 전류가 발생하지 않는다
계통	송전계통	배전계통

피뢰기 정격전압

공칭전압(KV)	중성점 접지방식	피뢰기 정격전압(KV)	정격전압/공칭전압
345	직접접지	288	0.83	1이하
154	직접접지	138	0.9	1이하
66	소호리액터	75	1.14	1이상
22	비접지	24	1.09
22.9	다중접지	21(배전선 : 18)	0.92

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기동방식별 분기 과전류 차단기 용량

전동기 용량(Kw)	규약전류 (A)	과전류차단기 최대 정격 (전부하 규약전류에 대한%)	과전류차단기			공급전압	비고
전동기 용량(Kw)	규약전류 (A)	과전류차단기 최대 정격 (전부하 규약전류에 대한%)	POLE	FRAME	TRIP	공급전압	비고
0.1	3.25	300	2	50	15	1Φ220V	직기동
0.2	3.24	“	2	50	15	"	“
0.4	4.95	“	2	50	15	"	“
0.75	2.5	250	3	50	15	3Φ380V	직기동
1.5	4.2	“	3	50	15	"	“
2.2	5.8	“	3	50	15	"	“
3.7	9.1	“	3	50	30	"	“
5.5	13.6	“	3	50	40	"	“
7.5	17.8	“	3	50	50	"	“
11	25.2	200	3	100	75	"	“
15	34.2	“	3	100	100	"	“
19	41.5	“	3	100	100	"	“
22	48.9	“	3	100	75	"	Y-△기동
30	65.8	“	3	100	100	"	“
37	84.2	“	3	225	125	"	“
45	100	“	3	225	150	"	“
55	121	“	3	225	175	"	“
75	163	“	3	400	250	"	저압리액터

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흡상변압기 급전방식(BT 급전방식)

BT(Booster-Transformer)급전방식은 권선비 1:1의 특수변압기를 약 4㎞마다 설치하여 전차선에 부스타 색숀을 설치하고 BT의 1,2차측을 전차선과 부급전선에 각각 직렬로 접속, BT와 BT사이는 중간점에서 레일과 부급전선을 흡상선으로 접속하여 레일에서 대지에 누설되는 전기차 귀선전류를 BT작용에 의해 강제적으로 부급전선에 흡상시켜 통신선로의 유도장애를 경감하는 방식이다. 여기서 변압기는 전류를 흡상하므로 흡상변압기라 하고 부급전선을 사용하는 방식과 사용하지 않는 2가지 방식이 있다.

한편 급전방식은 통신유도 경감효과가 크지만 부스타색숀 부분에서 부하전류를 차량의 판타그래프에서 개폐하므로 아-크발생으로 부하전류가 크고 속도가 고속화 되면 운전 및 보수상의 문제점이 된다. 변전소 간격은 약 30～40㎞로 설치하며 우리나라에는 중앙선 청량리-제천간 155.2㎞ 및 태백선 제천-고한 80.1㎞, 예미-조동간 15.9㎞에 시설 운용되고 있다.

흡상변압기 급전방식(전류흐름도)

단권변압기 급전방식(AT 급전방식)

AT(Auto-Transformer)급전방식은 변전소에서 급전선을 선로를 따라 가선하여 이 급전선과 전차선과의 사이에 약 10㎞간격으로 AT를 병렬로 설치 접속하여 변압기 권선의 중성점을 레일에 접속하는 방식으로서 우리나라의 수도권 전철과 중앙선 제천-영주간 64㎞, 영동선 영주-철암간 87.0㎞에 이 급전방식이 체택되고 있다. 이 방식은 대용량 열차부하에서도 전압변동, 전압 불평형이 적어 안정된 전력공급이 가능하여 고속전철에도 이방식이 체택되고 있으며 레일에 흐르는 전류는 차량을 중심으로 각각 반대방향의 AT쪽으로 흐르기 때문에 근접 통신선에 대한 유도장애도 적게되는 장점이 있다.

단권변압기 급전방식(전류흐름도)

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전기실 설비 구성

구 분	내 용
수 전 계 통	•각 전기실의 수전계통은 2중화여 어느 한 변전소 사고시 타 변전소로부터 수전가능토록 구성
변압기BANK구성	•상시 1대 및 예비 1대를 2 BANK로 구성하여 운용
저압배전	•변압기 2차측 저압배전설비는 각 부하의 분전함까지 개별적으로 전력을 공급할 수 있도록 분기용 개폐기를 설치 •주개폐기 2차에는 변압기 사고시 전원이 자동적으로 절체되도록 ATS 설치
직류전원설비 (DC 110V)	•전기실의 각종 개폐기 등의 제어 전원용과 정거장 비상조명용으로 직류전원 설비(충전기 및 축전지) 설비를 설치
신호 및 통신 AFC용 전원	•신호전원, 통신 및 AFC용 전원은 저압배전반에서 상시 변압기 고장시 예비 변압기로 인입 선로를 자동절환할 수 있도록 ATS 설치
원방제어용 R T U	•전기실의 전기설비는 전력 종합사령실에서 원방감시제어되도록 하며 원방감시제어장치와 중계장치로서 각 전기실마다 RTU를 설치
설비구성	•6.6kV 수전반 : 각 4면 •6.6kV 분기반 : 2면/4면 •6.6kV 변압기반 : 2면/4면 •저압 배전반 : 2면/4면 •직류 충전기반 : 각 1면 •직류 축전지반 : 각 1면
(고가정거장/지하정거장)

정거장 주요 전기기기 형식

수배전반

구 분	전자식 배전반	아날로그 배전반
외 관
개 요	•전력수배전반의 CT, PT, V, A, kW등의 기존 아날로그 계측값을 디지털화하여 액정상 설정된 값에 숫자로 표기	•전력 수배전반의 CT,PT, V, A, kW 등의 계측값이 계기의 눈금에 의한 아날로그 계측값으로 측정
장 점	•설비의 유지보수 용이 •외관이 미려 •계측 판독오차가 적음 •자기진단 기능 내장 •전력제어 구성이 용이	•고장시 개별기기 교체로 유지보수비 절감 •가격 저가 •범용으로 일반업체가 제작가능
단 점	•장기적인 미세진동에 탈착 우려 •고장시 Set 교체로 경제성 불리 •가격 고가	•진동, 충격에 의한 오동작 우려 •각종 계기의 부착으로 외관이 복잡 •정밀 판독 오차가 큼 •전력제어 구성시 다량의 내부배선이 필요
선정사유	•컴퓨터 산업의 발전으로 디지털화, 영상화 등으로 빠른 속도로 다변화 되어지고 있고 미래지향적이며 컴퓨터 통신기능등 기능활용이 다양하고 시설, 유지보수가 간단한 디지털 보호 배전반으로 채택

변압기 계통

정 거 장

•변압기는 대규모 설비에서는 용도별로 구분하여 설치하는 것이 기술적 사항 또는 운용의 경제성 측면에서 바람직하나 소규모 설비는 비경제적인 요소가 많음

•전력공급의 신뢰성과 예방정비 및 보수의 편리를 위해 예비 변압기를 두어야 하므로 조명/ 동력용과 신호/통신용 변압기를 구분하게 되면 변압기 수가 지나치게 증가하여 전기실 면적 확보가 어려움 따라서 변압기는 상용과 예비용으로 구분하되 부하군 별로 구분치 않음

•고가구간의 동결방지 설비등 변압기와 지하구간 환기 및 냉동 설비용 변압기는 별도 계통을 구성하여 기동.정지시 전압변동으로 인한 정거장 설비에의 영향 배제

차량기지

•차량기지 전기설비는 정거장과 달리 비교적 규모가 크고 부하의 종류도 조명, 냉난방, 공조, 소방, 검수설비 등으로 특성이 서로 다르며 단위 기기가 큼

•변압기를 용도별로 구분 설치하여, 부하 종류별로 운용상 간섭이 없고 유지관리상 경제적

•변압기 사고에 대비하여 2차측 모선을 차단기로 연결하여 건전한 변압기에서 필요한 부하에 전원이 공급되도록 함

저압 배전간선 계통

정 거 장

•지하철과 같이 대규모 배전계통은 공급신뢰도 등급을 일반부하, 상시부하, 비상부하 개념으로 구분하여 배전함으로써 건설의 경제성을 추구하지만 소규모인 경전철에서는 계통이 복잡해지고 오히려 비경제적

•부하군을 조명 및 동력 부하군과 신호 및 통신부하군으로 나누어 배전반을 설치하되 동일 변압기에서 공급

•상용 변압기와 예비 변압기를 설치하여 전원공급의 신뢰성을 높이고 열차 운전과 직결되는 신호용 전원이 다른 일반 부하의 고장으로 인한 영향을 최소화 할 수 있도록 배전간선을 2회선으로 구성

•승객의 안전한 대피를 위한 비상조명은 축전기반에서 예비 전원을 공급할 수 있도록 하고 신호 기계실에는 UPS를 설치하여 무정전 전원 공급 가능

차량기지

•일반 조명부하, 동력부하, 검수부하, 신호, 통신, 전력사령실 부하로 나누어 배전 계통을 구성

•비상부하는 변압기를 복수로 연결할 수 있도록 ATS를 설치하고 특히 종합관리동은 비상 발전기를 설치하고 종합 사령실에는 UPS 설치

전력공급계통 방안 선정

구 분

제 1 안

제 2 안

계 통 도

계통요약

•TR.1과 TR.2는 각각 부하의 100%에 전력을 공급할 수 있는 용량으로 산정

•TR.1 고장시 TR.2로 절체하여 100% 부하에 전력을 공급

•조명.동력부하 계통의 사고가 신호.통신 계통으로 파급되지 않도록 인입차단기 분리

•TR.1과 TR.2는 각각 부하의 100%에 전력을 공급할 수 있는 용량으로 산정

•TR.1 또는 TR.2 고장시 Tie Breaker Close하여 정상적으로 전원 공급

•평상시에는 변압기 부하율이 낮음

•인입계통을 2호계로 구분 공급

기 술 적

적 합 성

•변압기 2차측 차단기를 조명/동력과 신호/통신으로 구분

•평상시 변압기 1대(상시용) 운전

•고압 인입계통을 2중화

•융설부하 및 환기/냉동 부하는 별도 계통구성

•고압 인입계통을 3호계로 설계

•평상시 조명/동력과 신호/통신 변압기 각각 운전(부하율 50% 미만)

•융설부하 및 환기/냉동 부하는 별도 계통구성

경 제 성

•인입계통 구성비용이 경제적임

•변압기를 상시 1대만 운전함으로써 손실이 적음

•인입계통 구성 및 유지관리 비용 증대

•변압기 2대 상시운전, 부하율이 낮아 손실이 증가됨

선정사유

•경량전철 정거장은 소형으로서 적은 공간을 활용하기에 적합

•변압기 용량이 대부분 100kVA～200kVA인 소규모 설비로서 변압기를 용도별로 분리해야 할 특별한 기술적 요인이 없음

•시설비 및 유지관리비용 측면에서 경제적

주요기기 형식 요약

명 칭	형 식	명 칭	형 식
수배전반	VCB 조합형 큐비클(옥내형)	축 전 지	무보수 밀폐형 연축전지
변 압 기	몰드 변압기	고저압 케이블	CV Cable
고압차단기	진공 차단기	전 선 관	후강전선관
저압차단기	ACB, MCCB	분 전 함	철제, 전면 스테인레스 스틸
계기용변성기	몰 드 형	형광등, 안정기	삼파장 32W, 전자식

배관 배선의 설치방식 선정

구 성 방 식		적 용 대 상
Cable Tray	설치방식	•전기실에서부터 대합실 및 승강장의 주요 간선경로는 Cable Tray 배선
Cable Tray	규격산정	•배선되는 케이블의 외경을 총합한 수치에 여유율 50%를 고려산정 (전기설비 기술기준 제213조의 2 준용)
전선관	설치방식	•각 층간 입상되는 부분과 케이블 Tray에서 분전반구간은 전선관 배관
전선관	규격산정	•수용되는 전선 단면적의 총합이 전선관내 단면적의 32% 이내로 산정

케이블의 선정

구 분		기존 경전철 설계	개 선 안	비 고
환 기 배 연	환 기	CV	F-CV	전기설비 기술기준 제 213조 2
환 기 배 연	배 연	없음	FR-8	소방기술기준 120조
조 명	일 반	CV	F-CV	전기설비 기술기준 제 213조 2
조 명	비 상	HIV	FR-8	소방기술기준 108조
콘센트		일반 : IV	일반 : F-CV 비상 : FR-8	소방기술기준 137조
소 방 설 비	동 력	HIV 또는 FR-8	FR-8	소방기술기준 10조2 (옥내 소화전)
소 방 설 비	제 어	언급 없음	FR-3, FR-CVVS	소방기술기준 90조 (자동화재 탐지)
[주] 1. 일반케이블은 케이블트레이내 포설기준이며, 전선관내 포설시에는 CV케이블을 적용함. 2. 전기설비기술기준[산업자원부 고시 제 2001-126호 (2001. 12. 19)] 제 213조의 2 참조

변 압 기

구 분		MOLD 변압기	유 입 변 압 기	건식변압기
외 관
특 징	연 소 성	난 연 성	가 연 성	난 연 성
	내흡수성	보 통	금속용기 수용 우수함	노출 흡수됨
	내오손성	우 수 함	우 수 함	오손되기 쉬움
	단락강도	보 통	강 함	보 통
	과부하내량	150% 15분	150% 15분	150% 10분
	냉각효과	보 통	우 수 함	보 통
	설치면적	중	대	중
	중 량	중	대	중
	보 수	•먼지 제거	•절연유의 점검	•정지후재운전시건조요,먼지제거
	소 음	중	소	대
	손 실	중	중	대
장 점		•난연성이므로 재해시유리 •내흡수성, 내오손성우수 •설치면적이 작음	•내흡수성, 내오손성이 건식에 비해 우수함 •소음이 적음 •가격 저렴	•난연성이므로 재해시유리
단 점		•소음이 유입보다 큼 •가격 고가	•가연성 위험이 있음 •설치 면적이 크고 중량이 크다	•흡수 및 오손되기 쉬움 •정지후 재운전시 건조작업 요구됨 •종합손실이 가장 큼 •가격이 유입식에 비해 고가
선정사유		•Mold 변압기가 타 변압기에 비해서 가격이 다소 비싼편이나 협소하고 복잡한 공간에서 화재의 위험이 적고, 설치 면적이 작으며 절연유교체 등이 불필요하므로 Mold 변압기를 채택

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접지설비

구 분

내 용

접지기준

•전력설비 : 공용 접지 방식(제1, 2, 3종)을 적용 접지저항을 5Ω 이하가 되도록 설계 (단, 피뢰설비는 개별접지)

•약전설비 : 전력설비와는 분리하여 시설

공용접지

효 과

•접지저항을 최대한 낮추어 전위상승 억제

•감전 및 재해 등의 억제

•각종 차단기 및 계전기의 확실한 동작

적용접지

종 별

•제1종 : 특고압 큐비클 외함 및 피뢰기 접지

•제2종 : 변압기 중성점 접지

•제3종 : 저압 큐비클 외함 접지

•특별 제3종 : RTU 및 조명 자동제어반

변전소 접지

보안용 접지

•인간과 전기설비 및 전기기기의 안전을 확보하기 위함

구 분	내 용
계 통 접 지	•22.9kV : 직접접지 •6.6kV : 비접지
기 기 접 지	•Ground Mesh에 개별접지
피뢰용 접지	•접지봉 매설 별도접지

기능용 접지

•전기, 전자 통신설비 및 기기의 안정된 기동을 확보하기 위함

구 분

내 용

적용기준

접지방식

•IEEE Std. 142. Chapter 5의 1점 접지( Single Point Grounding ) 방식

전자파 장애 경감대책

•뇌격전류, 스위칭써지, 단락사고 등으로 인하여 발생하는 과전압과 기기에서 발생하는 전자파 등은 각종 정보시스템과 전자부품이 장착된 기기의 교란이나 손상, 전자파 장애(EMI)를 일으킬 우려가 있으므로 EMI 영향을 감소하기 위하여 다음과 같은 대책이 필요

구 분

기능 및 용도

품 명

적 용

흡수장치

(Arrestor)

•직격뢰, 유도뢰, 스위칭 써지 등으로 인한 과도 과전압이 전선, 변압기 및 전력기기 등의 절연 내전압(BIL)을 초과하지 않도록 함으로써 기기의 손상이나 고장을 예방

피 뢰 기

(Lightning Arrestor)

•특고인입라인 MOF 전단에 설치, 직격뢰 유입방지

써지흡수기

(SurgeArrestor)

•특고 수전반 차단기 후단에 설치하여 스위칭 써지의 부하측 전파방지

과도전압

억제기

(TVSS)

•컴퓨터, 통신 등 전자장비를 유도 써지, 스위칭 써지 등의 과도 전압으로부터 보호하기 위하여 써지전압(20kV까지)을 정격 전압의 2배 이하로 줄여주는 기능을 하는 장치

전화및데이터통신

신호라인 보호용

•LAN •전화선

•방송신호라인

컴퓨터, 통신 및

제어기기 보호용

•컴퓨터

•각종 제어반

고조파 필터

(Harmonic

Filter)

•인버터 정류기 등과 같이 전력용 반도체를 사용하는 기기에서 전압, 전류파형의 왜곡현상으로 말미암아 활성되는 고조파 제거

중성선영상고조파

전류 저감장치

•3상 4선 회로의 분전반 입력단에 위치하여 역류 고조파 전류 억제

고조파 필터

•정류기, 인버터 등 비선형 부하의 입출력단 설치

신호접지

•컴퓨터 계통의 신호접지선을 주접지망 (Ground Mesh)에 1점 접지, 순환전류

컴퓨터 계통

1점 접지

•컴퓨터 및 통신계통 신호 라인의 접지선

저압 배전계통 접지방식

구 분	비교안Ⅰ	비 교 안 Ⅱ	선 정 안
구 분	TN-C 방식	TT 방식	TN-S 방식
접지회로 구성방법
특 징	•지락사고(절연파괴)가 곧 단락으로 진행되어 중성선에 큰 전류 흐름 •지락전류가 중성선에 흘러 전자파 장애를 일으킴 •중성선에 큰 전류가 흘러 케이블의 굵기가 굵어짐 (10㎟ 이상) •일부 국가에서 사용되는 방식	•TN방식에 비해 지락전류가 1/1000 이하, 지락전류 검출 곤란 •폭발 및 화재위험과 전자파 장애가 적은 접지방식 •고압측 지락사고시 저압측 대지 전압 상승의 위험이 있음 •정보통신기기 접지 사용 방식	•가장 보편적인 접지방식 •지락전류 검출이 용이 •고압측 사고로 인하여 중성선의 대지 전위를 상승시키는 사례발생 •중성선에 차단장치가 설치 필요

전자장비 접지방식( IEEE Std. 142)

1점 접지(Single Point Grounding)

구성방식

특징/문제점

•컴퓨터계통의 신호접지선을 주 접지망 연결

•접지회로 내에서의 순환전류가 흐르는 것을 방지

•컴퓨터계통 신호접지선을 1점 접지함으로써 다중 접지방식의 노이즈문제를 해결함과 동시에 주접지망과 컴퓨터신호 접지선 사이의 고전압 인가를 방지 할수 있어 충격전압에 의한 고장을 예방할 수 있음

피뢰설비

설치기준	내 용
국 내 (건축법시행령제103조)	•높이 20m 이상의 건축물(적용대상 : 정거장)
국 외	•NFC 17-102 (회전구체법 및 ESE 피뢰침) •NEPA 780 (회전구체법) •IEC 1024-1 (회전구체법) •CENELEC/ENV 61024(회전구체법) •BS 6651 (회전구체법)
보안상 추천	•산악지대의 건축물(적용대상 : 차량기지)
설계적용	•건축의 최상부에 설치하는 것을 원칙으로 함 •타접지와 별도로 단독으로 제1종 접지 •피뢰침은 고압펄스식, 돌침식, 수평도체식 등을 적절히 고려하여 설치 •회전구체법의 적용 -건축물이 20m를 넘지 않더라도 평면적이 넓고, 유동인구가 많은 건축물은 안전을 위하여 피뢰설비를 설치하여야 함 -보호각에 의한 보호범위 설정만으로는 완벽한 뇌격 보호를 기대하기 어려우므로 회전구체법에 의한 보호범위 설정으로 뇌격이 예상되는 부분을 보강하여 피뢰설비를 구축

피뢰설비 검토

구 분	1 안	2 안 Ⅰ	3 안 Ⅱ
구 분	돌침형(플랭클린 ROD)	선행 스트리머 방식(ESE)	정전기 분산 방식(CTS)
외 관
원 리 및 특 징	•낙뢰를 피뢰침으로 유도시킴으로써 사람이나 건물을 직격뢰로부터 보호 •비용이 저렴함	•뇌운발생시 상향 스트리머 발생 낙뢰흡인, 직격뢰로부터 보호 •보호범위가 일반 피뢰침에 비해 넓다(5.5～10배) •방전이 빨라 연속뢰 보호 가능	•Multi Point 돌침부를 통해 대지 전하를 공기중에 방사, 뇌운과 대지간 전계강도 약화, 낙뢰방지 •낙뢰를 방지하므로 유도뢰 피해 없음

피뢰설비 구성도

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