개념 한 쪽
중성점 접지방식은 지락사고 때 건전상 전압상승과 통신장해를 좌우한다. 소호리액터 접지는 공진으로 지락전류를 줄여 통신장해를 최소로 하면서 건전상 전압상승은 최대로 만든다. 저전압 단거리 선로는 비접지방식이 적합하고, 직접접지는 큰 지락전류로 계전기를 확실히 동작시키지만 과도안정도에는 불리하다.
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출제기준 단원 「접지사고 발생에 따른 이상전압의 발생」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 접지방식 선택 | 1 | 저전압 단거리 선로에 알맞은 중성점 처리 방식을 가린다 |
| 소호리액터 인덕턴스 | 1 | 대지정전용량과 리액터의 공진 조건에서 인덕턴스 식을 고른다 |
| 전압상승과 통신장해 비교 | 1 | 지락 시 건전상 전압과 통신 유도장해의 크기를 비교한다 |
중성점 접지는 변압기 중성점을 대지에 연결하는 방식이다. 비접지 계통에서 1선 지락이 생기면 건전상의 대지전압이 정상 때의 √3배로 상승하는 이상전압이 나타난다. 중성점 접지의 주된 목적은 중성점 전위를 대지에 고정해 이런 이상전압의 발생을 막는 데 있다. 접지되면 지락전류가 확실히 흐르므로 보호계전기가 고장 구간을 검출하기도 쉽다.
비접지방식은 중성점을 접지하지 않는 방식이다. 1선 지락 시 지락전류가 작아 차단기가 동작하지 않고 연속 송전이 가능하다는 장점이 있다. 반면 건전상 전압은 최대 √3배까지 상승한다. 저전압이고 선로가 짧으면 이 상승이 절연에 큰 부담을 주지 않고 보호계전기와의 협조도 쉬우므로 비접지방식이 적합하다. 고전압·장거리 선로에서는 상전압 상승이 문제가 되어 직접접지나 저항접지 등을 사용한다.
소호리액터 접지는 중성점에 리액터를 두는 방식이다. 1선 지락 시 선로의 대지정전용량 전류 3ωCV와 리액터 전류 V/ωL을 서로 상쇄시키며, 그 조건은 3ωCV = V/ωL이고 인덕턴스는 L = 1/(3ω²C)가 된다. 리액터의 인덕턴스와 선로의 대지정전용량이 병렬 공진을 일으키면 임피던스가 매우 커져 지락전류가 거의 0이 되고 아크가 소멸한다. 이때 통신장해는 접지방식 중 최소가 되지만 건전상 대지전압은 √3배까지 상승해 전압상승은 최대가 된다.
소호리액터의 합조도는 충전전류와 리액터 전류가 얼마나 잘 맞는지를 나타낸다. 완전보상에 가까울수록 소호 효과가 커지며, 부족보상 상태로 운전하면 지락사고 시 건전상 대지전압이 비정상적으로 상승해 절연 파괴 위험이 생긴다. 그래서 실무에서는 계통 확장에 대비해 5~10% 정도 과보상으로 운전한다. 완전 공진 상태에서는 리액턴스가 상쇄되고 영상 회로의 등가 저항만 남으므로 중성점 전류는 잔류전압을 등가 저항으로 나누어 구한다.
직접접지는 중성점을 저항 없이 대지에 직접 연결하는 방식이다. 1선 지락 시 고장전류가 매우 커서 보호계전기의 동작이 확실하다. 정상상 전압상승이 작아 절연레벨을 낮출 수 있고 단절연과 낮은 정격의 피뢰기도 가능하다. 다만 큰 고장전류가 계통에 충격을 주어 과도안정도는 낮아진다. 과도안정도 증진은 직접접지의 목적에 들지 않는다.
접지방식 문제는 전압상승과 통신장해의 크기를 뒤바꾸어 출제한다. 소호리액터 접지에서 통신장해가 최소이고 전압상승이 최대라는 두 조건을 함께 묻는 꼴이 대표적이다. 저전압 단거리 선로에는 비접지방식이 적합하다는 조건을 직접접지나 저항접지로 바꾸면 틀린다. 소호리액터의 인덕턴스 식에서 3의 계수를 빠뜨리거나 ω의 거듭제곱을 다르게 쓴 선지도 함정이다. 직접접지의 특징으로 과도안정도가 좋다고 적으면 큰 고장전류로 안정도가 낮아지는 원리와 어긋난다.
송전선로에 근접한 통신선에서 발생하는 유도장해에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 정전유도나 전자유도에 의해 통신선에 유도되는 장해 전압은 전력선과 통신선의 평행 길이에 비례하여 증가합니다. 유도 결합도가 길이에 비례하기 때문입니다.
유도전압은 통신선 전체 길이가 아니라 전력선과 통신선이 평행 접근한 구간의 길이에 비례한다.
송전계통의 중성점을 접지하는 목적으로 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 송전계통의 중성점 접지는 대지전위 상승 억제, 소호리액터에 의한 아크 소멸, 지락 보호 계전기의 확실한 동작 등을 목적으로 합니다. 하지만 중성점 접지를 실시하면 1선 지락 시 고장 전류가 크게 증가하므로 차단기가 차단해야 하는 전류(차단용량)가 오히려 커지게 됩니다.
중성점 접지는 지락전류를 크게 하므로 차단기의 차단용량은 경감되지 않고 오히려 증가한다.
지락 고장 시의 이상전압이 최저인 접지 방식은?
정답 ④ · 문제는 지락 고장 시 이상전압이 가장 낮은 접지 방식을 묻는다. 중성점을 직접 접지하면 지락 시 건전상 전압 상승이 가장 작아 이상전압이 최저가 되므로 직접접지식이 정답이다.
지락 시 이상전압은 비접지식이 최대이고, 중성점 직접접지식에서 최저가 된다.
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