개념 한 쪽
송전선로에서는 개폐조작이나 낙뢰 때문에 정상 전압보다 훨씬 높은 이상전압이 생긴다. 개폐 이상전압은 언제 가장 크게 발생하는지, 이상전압으로부터 기기를 지키는 피뢰기의 용어와 갭의 작용을 묻는 개념이다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「내부 이상전압」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 개폐 이상전압 조건 판단 | 1 | 이상전압이 가장 커지는 상황과 크기·지속시간의 옳고 그름을 가림 |
| 피뢰기 제한전압 정의 | 1 | 방전 중 단자전압 파고값에 해당하는 용어를 고르기 |
| 용어 대비 구분 | 1 | 방전개시 전압과 제한전압의 시점 차이를 가림 |
송전선로를 개폐할 때 생기는 이상전압은 수도꼭지를 급하게 잠글 때 물이 쾅 치는 수격작용과 비슷하다. 개방할 때가 폐로할 때보다 크고, 전부하일 때보다 무부하일 때 크다. 특히 무부하 송전선의 충전전류를 차단할 때 재이행 현상으로 가장 높은 이상전압이 발생한다. 크기는 보통 상규 대지전압의 2∼4배 수준이고 지속시간은 밀리초 단위로 매우 짧다.
이상전압으로부터 기기를 보호하는 장치가 피뢰기다. 피뢰기가 방전을 시작하는 순간 단자에 나타나는 전압 순시치를 방전개시 전압이라 하고, 방전이 진행되는 동안 단자전압이 이르는 최고치를 제한전압(잔류전압)이라 한다. 제한전압이 낮을수록 기기에 남는 이상전압이 작아져 보호 성능이 좋다. 방전개시 전압은 '시작하는 순간'의 값, 제한전압은 '방전 중'의 최고치라는 시점 차이로 구분한다.
피뢰기의 직렬 갭은 평소 절연을 유지해 계통과 대지를 분리하다가, 이상전압이 내습하면 절연파괴되어 뇌전류를 대지로 방전한다. 방전 뒤 상용주파수 전압 때문에 계속 흐르려는 전류가 속류이고, 직렬 갭은 아크를 차단해 속류를 끊고 계통을 정상으로 복귀시킨다. 곧 직렬 갭의 작용은 방전과 속류 차단이다.
절연협조는 피뢰기의 제한전압을 기준으로 삼아 각 기기·애자의 절연내력을 그보다 여유 있게 정해 계통 설계를 합리적·경제적으로 하는 기술이다. 절연협조의 기본이 되는 것은 피뢰기이며, 애자의 섬락전압이나 권선 절연내력은 협조의 대상일 뿐 기준이 아니다.
개폐 이상전압 문제는 '커지는 조건'을 뒤바꾼다. 폐로가 개방보다 크다고 하거나 전부하가 무부하보다 크다고 하면 틀리다. 크기를 상규 대지전압의 6배, 지속시간을 수 초로 부풀린 선지도 함정이다.
피뢰기 용어 문제는 개시전압과 제한전압의 시점을 바꿔 묻는다. 방전 중 파고값을 방전개시 전압이라 하거나, 제한전압이 높을수록 성능이 좋다고 하면 틀리다. 직렬 갭의 역할을 진행파 증가나 상용주파수 전류 방전이라고 바꿔 놓은 선지도 소거 대상이다.
송전선로의 개폐조작시 발생하는 이상전압에 관한 상황으로 옳은 것은?
정답 ③ · 문항은 송전선로 개폐 시 발생하는 이상전압이 어떤 경우에 가장 높은지를 묻는다. 개폐 서지 중 가장 큰 이상전압은 무부하 상태의 송전선에서 충전전류를 차단할 때 발생하는 경우로, 재이행 등으로 큰 과전압이 발생할 수 있다.
개폐 이상전압은 무부하 송전선의 충전전류 차단 시 최대이며, 크기는 상규 대지전압의 2∼4배이다.
피뢰기의 정격전압에 대한 설명으로 가장 알맞은 것은?
정답 ③ · 문제는 피뢰기의 정격전압이 무엇을 의미하는지 묻는다. 피뢰기의 정격전압은 방전 후에 발생하는 속류(follow current)를 확실히 차단할 수 있는 최고 교류 실효전압을 의미한다.
피뢰기 정격전압은 방전 후 속류를 확실히 차단할 수 있는 최고의 교류(실효) 전압이다.
다음 중 직격뢰에 대한 차폐효과가 가장 큰 것은?
정답 ① · 문제는 직격뢰(직접적인 낙뢰)에 대한 차폐효과가 가장 큰 대책을 묻고 있다. 가공지선은 전선 상부에 설치되어낙뢰를 대신 받아 안전하게 대지로 흘려보내므로 직격뢰 차폐 효과가 가장 크다.
직격뢰 차폐는 전선 상부의 가공지선이 낙뢰를 대신 받아 대지로 방전시키는 방식이라 효과가 가장 크다.
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