개폐서지 종류와 특징

 

개폐서지는 전기기기를 개폐하거나 고장을 처리하는 과정에서 발생하는 전기적 과도현상으로, 전력 설비의 안전과 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 아래는 각 개폐서지의 종류와 특징을 설명한 내용이다.

1. 무부하선로 개폐서지

무부하 상태의 선로에서 발생하는 서지로, 주로 선로에 흐르는 전류가 없거나 매우 적을 때 발생합니다.

1-1. 투입서지

발생 원인: 무부하 선로에 전압을 인가(투입)할 때 발생.

특징: 선로의 정전용량 및 인덕턴스에 의해 높은 과전압이 발생.

영향: 설비 절연에 영향을 주며, 절연 파괴를 초래할 수 있음.

1-2. 충전전류 차단서지

발생 원인: 선로 충전 전류를 차단할 때 발생.

특징: 차단기의 접점이 열릴 때, 선로 정전용량에 의해 높은 전압 서지가 발생.

영향: 차단기의 절연 및 선로에 영향을 미칠 수 있음.

1-3. 단로기 차단서지

발생 원인: 단로기로 전류를 차단할 때 발생.

특징: 무부하 상태에서 차단 동작 시 선로에 높은 서지가 발생.

영향: 주로 단로기와 연계된 기기들의 절연 내력에 영향을 미침.

2. 유도성 소전류 차단서지

유도성 부하에서 소전류를 차단할 때 발생하는 서지로, 인덕턴스 성분이 주요 원인입니다.

2-1. 전류재단서지

발생 원인: 유도성 부하에서 전류가 강제로 차단될 때 발생.

특징: 전류의 급격한 변화로 인해 높은 전압 서지가 발생.

영향: 차단기 및 부하 설비에 과전압 스트레스가 발생.

2-2. 반복재발호서지

발생 원인: 차단기 접점에서 재발호(아크)가 반복적으로 발생.

특징: 아크가 형성되었다가 소멸하는 과정에서 높은 전압 서지가 반복적으로 발생.

영향: 차단기의 수명 단축 및 설비 절연에 영향을 줌.

2-3. 유발재단서지

발생 원인: 유도성 부하 차단 시 인접한 회로에 유도 전압이 발생.

특징: 유도된 전압이 과전압 형태로 나타남.

영향: 인접 설비에 영향을 미쳐 절연 파괴 가능성 증가.

3. 고장전류 차단서지

고장 상태에서 대전류를 차단할 때 발생하는 서지로, 고장 전류의 크기와 차단기의 특성에 따라 결정됩니다.

3-1. 교류차단서지

발생 원인: 교류 고장 전류를 차단할 때 발생.

특징: 아크 소멸 시점에서 발생하는 과전압이 문제.

영향: 차단기의 내구성과 시스템의 절연 성능에 영향을 줌.

3-2. 직류차단서지

발생 원인: 직류 고장 전류를 차단할 때 발생.

특징: 직류 아크는 교류보다 소멸이 어렵고, 더 큰 과전압이 발생.

영향: 직류 시스템의 차단기 설계와 관련 기기의 절연 성능이 중요한 요소.

4. 기타 서지

 

4-1. 비동기투입서지

발생 원인: 전력기기를 비동기 상태에서 투입할 때 발생.

특징: 상간 불균형으로 인해 과전압이 발생.

영향: 설비의 절연과 안정성에 악영향.

4-2. 고속도 재폐로 서지

발생 원인: 고속 재폐로 과정에서 발생.

특징: 고속으로 차단 및 투입이 반복되며 높은 서지가 발생.

영향: 차단기의 기계적/전기적 스트레스 증가 및 설비 고장 가능성.

결론

개폐서지는 전력계통의 설비 및 절연 성능에 큰 영향을 미치는 중요한 현상입니다. 설비의 안정성을 유지하기 위해 적절한 서지 억제 장치(Surge Arrestor)와 차단기 선택이 필요합니다.