피뢰기 용어
정격 전압
– 정의 1
피뢰기와 접지전극 사이에 인가할 수 있는 상용주파수의 최대 교류전압의 실효값
– 정의 2: 속류를 차단할 수 있는 교류전압의 최고의 실효값
계통의 최고 허용전압에서 1선 지락사고가 발생했을 때, 건전상의 대지전위 상승(접지계수)에 약간의 여유율를 갖는 전압으로 하고 있다.
충격 방전 개시전압
피뢰기의 단자간에 충격전압을 인가하였을 경우 방전을 개시하는 전압의 순시값
상용주파 방전 개시전압
상용주파수의 교류전압을 인가하였을 경우 방전을 개시하는 전압의 실효값이며, 보통 피뢰기의 정격전압의 1.5배 이상으로 잡는다.
충격비
제한전압
피뢰기의 동작 중 계속해서 걸리는 피뢰기의 단자전압의 파고값 즉, 충격전류 방전으로 저하되고 피뢰기 단자간에 남는 전압으로 피뢰기 방전 중 충격전압이 제한되어 피뢰기 양단자간에 잔류하는 충격전압으로서 발·변전소의 기기의 뇌임펄스 내전압(BIL)보다 충분히 낮아야 한다.
피뢰기의 제한전압은 피보호 기기의 뇌임펄스 내전압(BIL)의 80(%)이내로 선정하는 것으로 하고 있다.
제한 전압비
– 제한 전압비는 피뢰기에 공칭 방정전류에서 제한전압을 정격전압으로 나눈값
– 제한 전압비는 피뢰기에 의하여 절연기기를 보호할 수 있는 정도를 나타내는 보호레벨의 기준이 된다. 일반적으로 제한 전압비는 3.0 전후의 것이 실용화
예) 18kV 피뢰기 : 65kVpeak/18kVrms = 3.6
공칭 방전전류
– 피뢰기의 방전전류란 피뢰기가 방전중 이것에 흐르는 충격전류
– 공칭방전전류는 피뢰기의 보호성능 및 자동 복귀성능을 표현하기 위하여 쓰이는 방전전류의 파고치 → 피뢰기의 보호레벨인 제한전압이 인가될 때 방전전류의 값이며, 반복하여 통전하더라도 피뢰소자는 열화 또는 손상되지 않으며, 원래의 특성으로 복귀할 수 있어야 한다.
| 공칭 방전전류 [kA] | 피뢰기 정격전압 [kV] | 비 고 |
| 20 | 576 | 발전소/ 변전소 |
| 10 | 288, 144, 21 | 발전소/ 변전소 |
| 5 | 21 | 발전소/ 변전소 |
| 2.5 | 18 | 배전선로/ 수용가 |
방전내량
방전전류의 최대 허용한계를 피뢰기의 방전내량이라고 한다.
속류
피뢰기의 실질적인 방전이 끝났음에도 계통전압 조건에서 피뢰기가 방전상태를 계속 유지하며 지속적으로 흐르는 상용주파수의 전류를 말한다.
속류는 갭형 피뢰기에 나타나는 것으로 일단 충격파 전압에 의해서 방전이 시작되면 전류가 0이 되기 전까지는 계통의 전압에 의해서 피뢰기에 지속적으로 전류가 흐른다. ZnO 피뢰기(Gapless type)의 경우는 충격파 방전 후에 급격하게 저항이 회복(증가)되므로 속류가 거의 흐르지 않는다.
ZnO 피뢰기의 열폭주
(Thermal runaway)
1) 전 항복영역(pre-breakdown 영역)은 열적으로 활성화된 전자가 장벽을 타고 넘으면서 이동하는 구간으로 누설전류가 발생되는 영역이다.
2) ZnO소자는 온도에 대한 부특성을 가지기 때문에 온도가 높을수록 저항이 감소하는 특성을 지닌다.
3) 피뢰기가 연속사용 전압( ~ 최고전압)에서 소자의 일부분에 결함이 발생되어 hot spot이 발생되면 그 부분의 저항은 보다 감소되어 전류가 더욱 집중시켜 피뢰기의 방열능력의 한계를 초과시켜 피뢰기를 파괴시킨다.
4) 이와 같이 열적인 원인에 의해서 스스로는 회복할 수 없는 상태에 도달하는 것을 피뢰기의 열폭주라 한다.
ZnO 피뢰기(Gapless type)와
SiC-Gap형 피뢰기 특성
1) SiC소자는 정격전압에서도 수 A의 전류가 흐르므로 반드시 직렬갭과 같이 사용해야하나
2) ZnO소자는 전압에 의해서 저항특성이 가변하는 비선형 저항소자이다. 정격전압에서 저항이 매우 커서 누설전류가 수십 μA정도이므로 갭을 사용하지 않는다. 또한 매우 빠른 속도로 저항이 낮아지는 비선형 특성이 매우 우수하므로 매우 빨리 큰 전류를 방전함으로 제한전압을 낮출 수 있다.
3) ZnO 피뢰기(Gapless 형)의 특징
① 방전내량이 크다.
② 저항의 비선형 특성이 뛰어나 누설전류가 극히 적으며, 제한전압이 낮아 우수한 보호성능을 나타낸다. → 2단 또는 3단 저감절연
③ 급격한 서지전압에 대해 응답이 빠르며, 방전지연 시간이 매우 짧음.
④ 속류가 차단능력이 뛰어나다.
⑥ 안정된 특성으로 고 신뢰성 및 반복 특성이 우수하다.
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