이상전압과 방호

전기기사 필기 2021년 2회 27번

Q문제

전력계통에서 내부 이상전압의 크기가 가장 큰 경우는?

유사 문제 링크

선택지 분석

유도성 소전류 차단 시

유도성 소전류 차단 시 전류 절단 현상에 의해 이상전압이 발생하지만, 무부하 선로 차단 시의 재점호 전압보다는 크기가 작습니다.

수차발전기의 부하 차단 시

부하 차단 시 발전기의 속도 상승으로 전압이 상승할 수 있으나, 이는 개폐 서지에 의한 이상전압보다 크기가 작습니다.

무부하 선로 충전전류 차단 시

무부하 선로의 충전전류를 차단할 때 발생하는 재점호 현상으로 인해 내부 이상전압이 가장 크게 발생합니다.

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Step 1: 무부하 송전선로에는 정전용량(C)에 의한 충전전류가 흐르며, 이 전류는 전압보다 위상이 90도 앞선 진상전류의 특성을 가집니다.

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Step 2: 차단기가 전류 영점에서 전류를 차단하면 선로 측에는 최대 대지전압(Em)에 해당하는 전하가 잔류하게 됩니다.

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Step 3: 반 사이클 후 전원 측 전압이 반대 극성인 -Em이 되었을 때 차단기 양단에는 2Em의 전위차가 발생하며, 이때 절연이 파괴되어 다시 전류가 흐르는 재점호가 발생하면 이론적으로 최대 3~4배 이상의 매우 높은 이상전압이 발생합니다.

송전선로의 부하 차단기 투입 시

차단기 투입 시 발생하는 투입 서지는 통상 상용 대지전압의 2~3배 수준으로, 차단 시의 재점호 서지보다 낮게 나타납니다.

내부 이상전압이란 무엇인가요?

전력계통 내부의 차단기 개폐 조작, 지락 고장, 부하의 급변 등으로 인해 계통 자체에서 발생하는 전압 상승 현상을 의미합니다.

재점호 현상이 왜 위험한가요?

차단기가 전류를 끊으려고 할 때 접촉자 사이의 절연이 충분하지 않아 다시 아크가 발생하는 현상으로, 이 과정에서 전압이 누적되어 계통의 절연을 파괴할 수 있는 높은 이상전압을 만들기 때문입니다.