피뢰기란 뇌서지 및 개폐서지로 인한 과도적 이상전압으로부터 전력설비의 기기를 보호하는 장치이다. 종래에는 주로 전력시설물을 그 보호대상으로 하고 있었으나 최근에는 건축물의 내부에 사용하는 정보통신기기를 보호하는 기술도 발달하고 있다. 본론에서는 고압기기를 보호대상으로 하는 피뢰기에 대하여 살펴보겠다.
피뢰기란 뇌서지 및 개폐서지로 인한 과도적 이상전압으로부터 전력설비의 기기를 보호하는 장치이다. 종래에는 주로 전력시설물을 그 보호대상으로 하고 있었으나 최근에는 건축물의 내부에 사용하는 정보통신기기를 보호하는 기술도 발달하고 있다. 본론에서는 고압기기를 보호대상으로 하는 피뢰기에 대하여 살펴보겠다.
오늘날 대부분의 에너지를 전기에 의존함에 따라 전력사용이 급증하고 부하가 대용량화되어 및 정적 전력공급이 중요한 문제로 대두되었다. 이러한 추세에 따라 송ㆍ배전 설비도 점차 대용량화 및 고전압화 되고 신뢰성을 요구하게 되며, 각종 배전 설비의 제조기술이 더욱 복합 다양하게 발전하고 있다. 그 중 전력계통에서 뇌 혹은 개폐서지 등의 과전압을 흡수ㆍ억제하여, 전력설비와 계통보호를 위해 설치하는 것이 피뢰기이다. 따라서 어떻게 과전압을 낮게 억제할 수 있을까 하는 것이 피뢰기의 가장 중요한 성능이라고 말할 수 있다. (중략)
배전선로는 전력공급설비의 말단에 있으며 전압의 변동 및 주파수의 변동등이 적은 전기를 공급하는 동시에 정전이 적은 전기를 공급해야 된다. 뇌해에 의한 사고도 내뢰시설의 증강으로 감소경향에 있으며 피뢰기 부착의 증가, 가공지선의 적당한 부탁으로 신뢰도가 높은 배전설비가 되고 있다. 여기서는 배전선로에서 활약하고 있는 피뢰기의 구조를 중심으로 그 메카니즘에 초점을 맞추어 설명하기로 한다.
피뢰기란 뇌서지 및 개폐서지로 인한 과도적 이상전압으로부터 전력설비의 기기를 보호하는 장치이다. 종래에는 주로 전력시설물을 그 보호대상으로 하고 있었으나 최근에는 건축물의 내부에 사용하는 정보통신기기를 보호하는 기술도 발달하고 있다. 본 론에서는 고압기기를 보호대상으로 하는 피뢰기에 대하여 살펴보겠다.
전국적인 분포를 갖고 있는 배전망에 유일한 과전압 보호 및 절연보호장치인 피뢰기는 배전계통에서의 사고율을 감소시키는 중요한 역할을 수행한다. 이러한 피뢰기의 수명은 동작횟수의 증가에 의해서 서서히 열화되게 된다. 이러한 열화의 과정은 피뢰기의 저항성 전류가 증가하는 현상과 일치한다. 그러나 배전계통에서 저항성 전류를 검출하기 위한 전압요소에 대한 정보를 얻기가 쉽지않다. 본 논문에서는 이러한 피뢰기의 열화현상을 파악하기 위하여 이론적으로 피뢰기의 열화정도가 고조파의 분석만으로 가능하다는 점을 증명하고 특히 3고조파의 증가와 저항성 전류의 증가가 비례함을 현장에서 수집한 피뢰기의 실증을 통해 입증하였다. 이러한 연구결과를 현장에 적용하여 현장의 가혹한 조건의 전자계영향에도 불구하고 정밀한 피뢰기 진단이 가능하다는 결론에 도달하였다. 결론적으로 본 연구의 결과로 현장의 피뢰기 진단이 간편해지고 효율적으로 이루어 질 수 있음을 실증하였고, 앞으로 배전계통에서의 안정적인 전력공급에 기여할 것으로 기대하고 있다.
경제성장에 따른 인구의 집중화 및 도시기능의 고도화에 따라 전력기술분야의 많은 변화를 요구하게 되었다. 좁은 지역에 대용량의 전력을 안정적으로 공급하면서 환경과의 조화를 이루기 위하여 SF6개스를 이용한 개스절연개폐기(GIS)의 이용이 증가하였다. 이 논문에서는 중동국가에서 많이 건설되고있는 400kV 개스절연 변전소의 절연협조를 위하여 일반적으로 변전소 뇌과전압에 영향을 미치는 요소인 모선형태 및 구성, 피뢰기의 위치와 설치대수, 피뢰기의 제한 전압-전류특성, 모선의 길이, 피뢰기와 피보호기간의 이격거리 등을 고려하여 뇌침입시 변전소의 뇌과전압을 EMTP로 모의하여 개스절연변전소의 기기 절연강도를 결정하였다. 결정된 절연강도는 위의 모의결과로 얻어지는 발생예상 전압에 적정한 여유를 두고 IEC규격을 따라 선정하였다.
본 논문은 이상전압으로부터 배전선로 및 전력기기를 보호하기 위해 사용되는 폴리머피뢰기에 대해 침수 시험을 실시하여 침수 전후 폴리머피뢰기의 특성변화를 평가하였다. 침수 시험은 수온 95[$^{\circ}C$]에서 20일 동안 실시하였다. 침수 시험 전후 폴리머피뢰기의 특성분석은 푸리에변환 적외선분광기(FTR : fourier transform infrared spectrophotometer), 유전열분석(DETA : dielectric thermal analyzer), 발수성 측정, 절연저항 측정, 누설전류 측정, 동작개시전압 측정 둥으로 연구 하였다. 이를 통해 침수시험의 열화 효과에 대해 검토하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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