월간전기



[알기 쉬운 뇌대책의 기본 및 기술 ⑨] 알기 쉬운 뇌대책 용어 해설

2014-02-05

[알기 쉬운 뇌대책의 기본 및 기술 ⑨] 알기 쉬운 뇌대책 용어 해설 A:뇌일반 1. 낙뢰(Lighting) 뇌운의 전하와 대지로 유도된 전하간에 발생하는 방전현상. 여름철에 발생하는 낙뢰는 뇌운으로부터 방전이 시작되는 하향뇌가 대부분이지만 겨울철 발생하는 낙뢰는 지상의 높은 구조물로부터 방전이 시작되며, 방전경로가 위쪽으로 나뭇가지처럼 갈라지는 상향뇌가 많다. 2. 선행방전(Leader) 뇌운으로부터 대지를 향해 진전하는 방전. 선행방전은 대지를 향해 한번에 방전하지 않으며, 수십~수백m 진행해 정지했다가 다시 진행하는 것을 지그재그로 반복하면서 대지에 도달한다. 이 상태를 계단형선행방전(Stepped leader)이라 한다. 3.귀환내격(Return stroke) 선행방전이 대지와 결합해 형성된 고도전성 전로를 통하여 대지에서 뇌운쪽으로 대전류가 흐른다. 이 전류를 귀환뇌격이라 하며, 이 때 커다란 천둥과 섬광이 발생한다. 4. 다중뇌(Multiple stroke) 최초에 형성된 방전로를 따라 2회 이상의 뇌격이 반복되는 뇌방전. 처음의 뇌방전을 제1뇌격, 2회 이후의 뇌방전을 접속뇌격이라 한다. 5. 뇌격점(Point of strike) 뇌격이 대지 및 건축물 등 또는 뇌보호시스템과 접촉하는 점. 낙뢰는 2개 이상의 뇌격점을 갖는 경우도 있다. 6. 뇌전류(Lighting current) 뇌격점에 흐르는 전류. KS C 61305-4에서는 보호레벨을 4단계로 분류하고 있다. 최대전류 200㎄, 150㎄, 100㎄, 최소전류 3㎄, 5㎄, 10㎄, 16㎄이며 전류파형은 10/350㎲로 규정하고 있다. 7.뇌방전전하(Electric charge of lighting discharge) 뇌방전의 계속시간 전역에 대한 뇌전류의 시간적분. KS C 61305-4은 200㎄(10/350㎲)의 전하량을 100C(쿨롱)으로 정하고 있다. 8. 뇌과전압(Lighting overvoltages) 낙뢰에 의해 전원선 및 통신선에 발생하는 과전압. 전선과 대지간(common mode) 및 선간(normal mode)에 발생한다. 뇌과전압의 발생요인은 다음과 같다. 1) 직격뢰(Direct stroke): 건축물 및 배전선 등에 직접 뇌격되었을 때 발생하는 과전압. 2) 유도뢰(Induced overvoltages due to nearby stroke): 근방의 나무 및 건물에 낙뢰된 경우, 뇌방전로에 흐르는 전류에 의해 전자계가 급변하여 전선에 발생하는 과전압 3) 역류뢰(Backflow current): 건축물에 뇌격시, 접지저항이 충분히 낮지 않기 때문에 전기기기를 통하여 전원공급선 및 통신선으로 뇌격전류의 일부가 유입되는 현상. 근방에 발생한 뇌격 때문에 접지전위가 상승해 접지선으로부터 건축물 및 설비로 유입되는 것을 역류뢰라고 하는 경우도 있다. 4) 역섬락(Back flashover): 송전선 등의 철탑 및 가공지선에 낙뢰된 경우, 접지저항 및 철탑의 서지임피던스 때문에 철탑 및 가공지선의 전위가 크게 상승해 상도체로 역방전하는 현상 9. 년간뇌우일수:ILK(Isokeranunic level) 어느 지역에서 청둥소리를 귀로 듣는다거나 섬광을 눈으로 확인한 날을 1년간에 걸쳐 합계한 일수. 하루 중에 여러 번 낙뢰가 발생해도 1일로 계산한다. 10. 년간낙뢰밀도(Ground flash density) 어느 범위에서 년간 낙뢰수를 나타낼 때, 낙뢰밀도(회/㎢·년)로 표기한다. 년간뇌우일수(Td)와 낙뢰밀도(Ng) 간에는 상관관계가 거의 없다. KS C 60364-4-44에 낙뢰밀도를 상정하는 관계식으로 Ng=0.1Td이 제시되어 있다. B. 서지보호장치(SPD) 관련용어 1.서지보호장치: SPD(Surge protective device) 과도적인 과잔압을 제한하고 서지전류를 분류分流시키는 것을 목적으로 하는 장치. 이 장치는 1개 이상의 비선형소자를 내장하고 있다. 2. 1포트SPD(One-port SPD) 보호대상회로에 병렬로 접속하는 SPD. 1포트장치는 하나의 단자쌍 또는 2개의 단자(입·출력단자)로 구성된 SPD이다. 입력단자와 출력단자 사이에는 직렬임피던스(저항, 인덕턴스 등) 가 없다. 3. 2포트SPD(Two-port SPD) 단자쌍 또는 4개의 단자(입·출력단자)로 구성된 SPD. 입력단자쌍과 출력단자쌍 사이에 직렬임피던스가 있다. 4. 전압스위치형SPD(voltage switching type SPD) 서지가 인가되지 않은 경우에는 높은 임피던스를 갖고 있지만, 서지전압이 인가되면 순간적으로 임피던스가 낮아지는 SPD. 이 SPD에 사용하는 비선형소자는 일반적으로 가스방전관(GDT)와 사이리스터형 서지보호소자(TSS) 이다. 5. 전압제한형 SPD(voltage limiting type SPD) 서지가 인가되지 않은 경우에는 높은 임피던스를 갖고 있지만, 서지전류 및 저압이 증가함에 따라 연속적으로 임피던스가 낮아지는 SPD. 이 SPD에 사용하는 비선형소자는 일반적으로 바리스터(MOV)와 애벌란치디이오드(ABD) 이다. 6. 복합형SPD(Combination type SPD) 전압스위칭형소자와 전압제한형소자를 복합 적용시킨 SPD. 인가전압의 특성에 따라 전압스위칭, 전압제한 또는 전압스위칭 및 전압제한의 동작을 한다. 7. 전원용SPD의 시험등급 KS C 61643-11에 규정되어 있는 SPD의 시험등급. ·Ⅰ등급시험: 공칭방전전류 In, 10/350㎲파형의 임펄스전류 Iimp에서 시행하는 시험 ·Ⅱ등급시험: 공칭방전전류 In, 8/20㎲파형의 최대방전전류 Imax에서 시행하는 시험 ·Ⅲ등급시험: 복합파형(전압파형 1.2/50㎲, 전류파형 8/20㎲)에서 시행하는 시험 8. 통신 및 신호용SPD의 시험등급 KS C 61643-21에 규정되어 있는 SPD의 시험등급. 시험카테고리는 A1~D2까지 10종류가 규정되어 있다. 오토와전기공업㈜에서는 다음의 2종류를 선택하여 실시하고 있다. ·카테고리C2시험: 전압파형 1.2/50㎲, 전류파형 8/20㎲인 임펄스전류를 10회 인가하여 실시하는 시험 ·카테고리D1시험: 전류파형 10/350㎲dls 충격전류를 2회 인가하여 실시하는 시험 9. 공칭방전전류: In(Nominal discharge current) 전원용SPD의 Ⅰ등급 및 Ⅱ등급시험에서 SPD에 흐르는 8/20㎲ 파형의 전류 파고 값. KS C 61643-11에서는 In을 15회 이상 인가하여 견디는 것을 요구하고 있다. 10.임펄스내구성(Impulse durability) 통신 및 신호용SPD의 시험에서 규정된 파형 및 파고값의 임펄스전류를 규정횟수 인가하여 이에 견디는 SPD의 성능. 카테고리 C2시험에서는 8/20㎲파형을 10회, 카테고리D2시험에서는 10/350㎲ 파형을 2회 인가. 11. 전압보호레벨:Up(Voltage protection level) SPD의 단자간에 발생하는 제한전압의 최대값. 전원용SPD에서는 공칭방전전류(In) 인가시에 발생하는 전압. 통신 및 신호용SPD에서는 카테고리 C2에 규정되어 있는 뇌임펄스전류 인가시에 발생하는 제한전압의 최대값. 12. 잔류전압:Ures(Residual Voltage) 방전전류의 통과시에 SPD의 단자간에 발생하는 전압의 파고값. 13. 속류:If(Follow current) 가스방전관(GDT) 등을 사용한 SPD에서 뇌서지를 방전시킨 후에도 전원계통의 전류가 아크방전으로 인해 계속해서 흐르는 현상. SPD의 내부요소에서 속류를 차단시킬 수 있는 최대전류를 속류차단용량이라 한다. 14. 최대부하전류(Maximum load current) 2포트SPD에서 SPD가 보호하고 있는 출력측의 부하에 공급 가능한 최대연속전류의 실효값 또는 직류전류. 15. 기준전압(Reference voltage) 전압제한형SPD의 전압-전류특성에서 소전류영역의 소정의 전류에 대한 단자전압 파고값을 기준전압이라 한다. 교류저항분전류 파고값 또는 직류전류를 이용해 측정하며 일반적으로 직류전류 1mA에서의 전압이다. 16. 일시적과전압: TOV(Temporary overvoltage) 뇌서지와 같은 과도적인 이상전압 이외에 전원계통의 지락사고 및 고저압 혼촉으로 인해 비교적 긴 시간 동안 인가되는 과전압이 발생한다. SPD선정 시, 이 일시적과전압에 견딜 수 있도록 선정해야만 한다. 일반적으로 TOV의 값은 교류인 경우, 실효값으로 나타낸다. 17. 외함의 보호등급: IP code(Degress of protection provided by enclosure) 정격전압이 72.5㎸ 이하인 전기기기의 외함의 보호등급. ·내부의 위험한 개소로의 접근에 대한 인체의 보호 ·외부로부터의 고형물 침입에 대한 기기의 보호 ·물의 침입으로 인한 유해한 영향에 대한 기기의 보호. 18. 8/20전류임펄스(8/20 Current Impulse) 파두장 8㎲, 파미장 20㎲인 전류임펄스. < Energy News >