뇌격전류의 분류효과와 역섬락, 뇌섬락률

뇌격전류의 분류효과

뇌격전류의 분류효과는 가공지선의 연결 여부에 따라 다르게 나타납니다. 가공지선이 연결된 경우와 분리된 경우의 뇌격전류 분포는 각각 다르게 나타나며, 이에 따른 전위 상승과 섬락 현상이 발생할 수 있습니다.

 

가공지선 연결의 경우

가공지선이 연결된 경우, 송전선의 가공지선과 변전소의 가공지선이 연결되어 있습니다.

 

 

가공지선이 연결된 경우 뇌격전류

 

이 경우 A점에서 인입 철구로 뇌격전류 Io가 유입되며, 이 전류는 Io/2 크기인 I로 양측 선로로 분류됩니다. 이때 A점에서 가공지선을 통한 전류 I₁과 철구를 통해 대지로 흐르는 전류 I₂는 다음과 같은 식으로 표현할 수 있습니다.

 

 

 

여기서, 가공지선의 서지임피던스 Z₁과 철탑의 서지 임피던스 Z₂가 각각 400Ω, 100Ω이라 가정하고, 뇌격전류 I가 20 kA일 때, I₁은 4.0 kA, I₂는 16.0 kA가 되며, 철구의 전위 상승은 1,600 kV가 됩니다.

 

가공지선 분리의 경우

가공지선이 분리된 경우, A점에 도달한 전류는 모두 철구로 흐르게 됩니다. 이로 인해 I = I₂가 되고, 철구의 전위는 뇌격전류에 비례하여 높아지게 됩니다. 같은 조건에서 계산하면 철구의 전위는 2,000 kV에 이릅니다.

가공지선이 분리된 경우 뇌격전류

 

역섬락 (Back Flashover)

송전선의 가공지선에 뇌격이 발생하면, 뇌전류는 가공지선을 따라 양쪽으로 분리되어 인근 철탑에 도달합니다. 철탑을 통한 일부 전류는 대지로 흐르며, 나머지는 다음 경간으로 전파됩니다. 철탑의 임피던스와 철탑을 흐르는 전류의 곱에 해당하는 뇌과전압이 철탑의 각 암에 걸리게 되며, 이는 전력선의 전압과 차이가 커질 경우 섬락을 일으킬 수 있습니다. 이를 역섬락이라고 합니다.

 

뇌섬락률 (LFOR : Lightning Flashover Rate)

뇌섬락률은 송전선로에서 차폐실패와 역섬락에 의해 발생하는 섬락률을 나타냅니다. 이는 연간 선로 100 km당 발생하는 고장률을 의미하며, 송전선로의 애자 개수와 철탑의 접지저항을 결정하는 중요한 지표입니다.