변압기 중성점접지에 대해서
안녕하세요. 태양광 윤대리입니다.
오늘은 중성점 접지에 대해서 알아보려 합니다.
과거에는 '제2종 접지'로 규정하였으나, 현재 KEC개정으로 '변압기 중성점 접지' 로 사용하고 있습니다.
목차
1. 중성점 접지란?
2. 중성점 접지 목적
3. 중성점 접지의 종류
4. 중성점 접지별 특성
1. 중성점 접지란?
우선, 접지를 하는 이유에 대해서 간단하게 알아보겠습니다.
절연이 파괴된 노출도전부에는 전류가 흐릅니다.
사람이 그 외함을 건드린다면, 감전사고로 이어지게 될 것입니다.
사람의 저항은 2000-5000Ω이며, 땅(ground)의 저항은 10Ω입니다.
또한, 전기는 저항이 낮은쪽으로 흐르려는 성질이 있죠.
그렇기 때문에, 사람에게 전기가 흐르지 않고 땅이라는 도체로 전기가 흘러 들어가게끔 합니다.
따라서, 접지는 '사람의 안전'과 '기계의 안정'을 위한 목적이라 할 수 있겠습니다.
중성점 접지는 계통에서 발생할 수 있는 여러가지 고장으로 부터 기기, 인체를 보호하는 중요한 역할을 합니다.
변압기 2차측에서 접지선을 내리게 되는데, 우리가 어떻게 접지를 하느냐에 따라 접지방식이 구분됩니다.
전기적으로 표현하자면, 임피던스 값을 어떻게 형성하느냐에 따라, 접지방식이 구분됩니다.
먼저, 중성선을 내리는 간단한 원리를 알려드리겠습니다.
R, S, T 상이 하나로 모이면 전위는 0이됩니다. 이 점을 우리는 중성점(N)이라고 부릅니다.
중성점에서는 중성선을 연결시킵니다.
동시에, 접지선(G)을 연결시켜 땅 아래로 내립니다.
직접적으로 땅아래로 내리는 선을 '접지도체', 노출도전부에서 접지도체까지 연결되는 접지선을 '보호도체'라고 합니다.
2. 중성점 접지 목적
1) 지락고장 시 건전상의 대지 전위상승 억제 및 전선로 및 기기의 절연 레벨의 낮출 수 있습니다.
2) 서지, 지락 등에 의한 이상전압 발생을 억제합니다.
3) 지락고장 시 접지계전기의 확실한 동작을 가능케 합니다.
4) 소호 리액터 접지방식에선 1선 지락시의 아크 지락을 재빨리 소멸시켜 그대로 송전을 유지시킵니다.
3. 중성점 접지의 종류
중성점을 접지하는 방법에 따라 4가지로 구분됩니다.
1) 직접접지
2) 비접지
3) 저항접지
4) 리액턴스접지
4. 중성점 접지별 특성
1) 직접접지방식(직접접지=계통접지=다중접지)
특징 : 중성점을 직접 접지하는 방식입니다.
장점
- 전위상승 억제
- 기기의 절연레벨 저하
- 피뢰기 책무가 경감되고 효과 증가
- 중성점은 거의 영전위 유지로 단절연 변압기 사용 가능
- 지락전류 검출이 용이하여, 보호계전기의 확실한 신속 동작
단점
- 노출도전부에 누전발생 시 감전위험이 큼
- 고장전류가 크므로, 과도안정도가 나쁨
- 지락 시, 송전선 옆 통신선에 유도전압을 유기시켜 유도장해 야기
- 대용량 차단기 필요
- 차단기가 큰 전류를 차단 빈도가 높아, 차단기 수명이 짧다.
- 고장점에서 애자파손, 전선 용단 등의 고장 우려
- 대지를 통해 다른 계통과 상호 간섭 가능성 우려.
실제 사용되는 사례
-765kV, 345kV, 154kV 송전선로 (유효접지)
-22.9kV 배전선로(다중접지)
-380V, 220V 저압계통
대부분 초고압 장거리에서 사용됩니다.
2. 비접지방식
특징 : 중성점을 접지하지 않은 방식입니다. 변압기 2차측이 Δ결선으로 구성되어 있습니다.
실제로는 대지 간 커패시턴스에 의해 접지가 되었다고 판단합니다.
지락발생 시, 지락전류는 충전전류와 GPT를 통한 유효전류 정도이기 때문에 상당히 낮습니다.
*GPT(GVT) ((Grounding Potental(Voltage) Transformer) : 접지형 계기용 변압기
장점
- 노출도전부에 누전발생 시 감전위험이 낮다.
- 접지설비를 생략하므로 비용이 절감된다.
단점
- 정상운전에 따른 스위칭 시, 과전압 발생으로 절연파괴를 발생시킨다.
- 1선 지락발생 시, 직접접지에 비해서 73% 이상 전위가 상승한다.
- 장거리의 경우, 선로의 충전용량이 커져서 감전사고가 발생할 수 있다.
보완)
3.3kV계통은 비접지 방식을 사용하고 있다. GPT와 ZCT를 조합하여 SGR(선택지락계전기)로 지락보호를 하고 있다. 이 경우 지락전류가 계통에 큰 영향을 미치지 않으며, 중요한 부하는 트립시키지 않고 운영할 수 있다.
실제 사용되는 사례)
공장 구내, 빌딩 구내 22kV, 11kV, 6.6kV, 3.3kV
서울시내 일부 22kV 배전선로
대부분 저전압 단거리에서 사용됩니다.
3.저항접지방식
특징 : 중성점을 접지할 때, 저항을 연결하여 접지하는 방식.
*저항을 조절하여 지락전류를 100A 이상을 흘리면 저저항방식, 100A 이하를 흘리면 고저항방식.
*주로 고압계통에서 사용하며, 대부분 고저항방식을 사용한다.
주요목적 : 1선 지락전류 제한
장점
-지락사고 발생 시, 사고전류 제한
-지락사고 발생 시, 화재로 인한 손상 경감
-사고전류 발생 시, 기기, 회로의 기계적 스트레스 경감
-지락전류에 의한 감전 예방
-지락전류에 의한 화재, 폭발 위험 감소
-지락사고 차단 시, 발생하는 순간 전압강하 완화
단점
-전원공급 중단
-열전 스트레스 발생
실제 사용되는 사례)
-공장 구내 배전설비
-발전기 중성점
4.(소호)리액턴스접지방식
특징 : 중성점을 접지할 때, 리액터를 연결하여 접지하는 방식.
주요목적 : 과전압 해소, 지락사고 제한
장점
-3상 단락전류의 25~60%로 사고전류를 제한하여 과전압을 해소.
-발전기를 직접접지하는 경우, 소호리액터를 사용하여 최대지락사고전류가 3상단락사고전류를 넘지 않게 한다.
-3상 4선식 전력계통에서는 발전기에 리액턴스접지를 하여 지락사고 전류 제한.
단점
-시설비용이 큼.
실제 사용되는 사례)
-변전소, 발전소
이상으로 블로그를 마치겠습니다.
감사합니다.
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