이상전압과 방호

전기기사 필기 2005년 2회 26번

Q문제

전력계통의 절연협조 계획에서 채택되어야 하는 모선 피뢰기와 변압기의 관계에 대한 그래프로 옳은 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

그래프 ①

피뢰기의 제한전압이 변압기의 절연 강도보다 높게 설정되면 이상전압 발생 시 변압기가 먼저 파손됩니다.

그래프 ②

두 기기의 특성 곡선이 교차하게 되면 특정 전류 영역에서 보호 협조가 이루어지지 않아 변압기가 위험에 노출됩니다.

그래프 ③

절연협조의 핵심은 피뢰기의 제한전압을 변압기의 절연 내력보다 낮게 설정하여 기기를 보호하는 것입니다.

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Step 1: 절연협조의 개념을 파악합니다. 계통 내 기기들의 절연 강도를 계통 전체의 경제성과 신뢰성을 고려하여 적절하게 조화시키는 것을 의미합니다.

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Step 2: 보호 장치와 피보호 기기의 관계를 설정합니다. 피뢰기는 보호 장치이고 변압기는 피보호 기기이므로, 피뢰기의 전압-전류 특성이 변압기의 절연 특성보다 낮은 위치에 있어야 합니다.

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Step 3: 그래프를 해석합니다. 세로축인 전압(kV) 기준으로 피뢰기의 곡선이 변압기 곡선보다 아래에 위치하는 것이 올바른 절연협조 상태를 나타냅니다.

그래프 ④

절연 강도와 제한 전압이 동일하면 보호 여유가 전혀 없어 실제 계통 운용 시 신뢰성을 확보하기 어렵습니다.

절연협조에서 피뢰기의 역할은 무엇인가요?

피뢰기는 뇌서지나 개폐서지와 같은 이상전압이 내습했을 때 이를 방전하여 전압을 일정 수준(제한전압) 이하로 억제함으로써 변압기 등 주요 기기를 보호합니다.

왜 피뢰기 그래프가 변압기보다 아래에 있어야 하나요?

피뢰기의 제한전압이 변압기의 절연 내력보다 낮아야만, 이상전압 발생 시 변압기가 견딜 수 있는 한계에 도달하기 전에 피뢰기가 먼저 방전을 시작하여 변압기를 보호할 수 있기 때문입니다.