중성점 접지방식 | 비접지 직접접지 저항접지 소호리액터 접지 유효접지

중성점 접지

중성점 접지는 전력계통에서 각 상의 대지전위를 낮추어 사용 기기 및 선로의 절연 수준을 유지하고, 지락사고 시 보호계전기를 작동시켜 고장 선로를 차단하며 아크 전류를 신속히 소멸시키는 역할을 합니다. 그러나 과도한 지락 전류는 시설물에 손상을 주거나 통신선에 유도 장애를 일으킬 수 있으며, 차단기의 차단 용량을 증가시키는 단점도 있습니다. 중성점 접지 방식은 다양한 방법으로 나눌 수 있습니다.

중성점 접지

 

직접접지방식 Zn = 0
저항접지 Zn = R
소호리액터접지  Zn = jX

비접지 Zn = ∞

 

중성점을 접지하는 목적

중성점을 접지하는 목적은 다음과 같습니다.

1. 지락고장시 건전상 대지전위 상승을 억제하여 전선로와 각종 기기의 절연레벨을 경감시켜 줍니다.  (예를 들어 a상이 지락고장이 발생하였을 경우 b상과 c상의 기존 선간전압 대비 몇배 이상 올라가는데 이를 낮추어 줍니다. 특히 유효접지는 1.3배로 낮추어 줍니다.

2. 뇌와 아크지락 등 이상전압의 발생을 방지하고 경감시켜 줍니다.

3. 소호리액터 접지방식에서 1선지락시 아크지락을 재빠르게 소호하여서 계속 송전이 가능하게 합니다. 

 

접지방식의 종류 (Types of Grounding Systems)

비접지방식  Zn = ∞

비접지방식은 중성점을 접지하지 않는 방식으로, 1선 지락사고 시 다른 두 상의 대지전압이 선간전압까지 상승합니다. 대지간 충전전류는 아크 형태로 지락점을 통과하며, 전압이 낮고 송전선로가 짧은 경우 계통의 동요가 적고 송수전단의 변압기를 △-△ 결선할 수 있습니다. 그러나 고전압 장거리 송전에는 부적합합니다.

 

직접 접지방식 (Direct Grounding System) Zn = 0

직접접지방식은 저항이 거의 없는 도체로 중성점을 접지하는 방식으로, 1선 지락 시 다른 상의 전위 상승이 적습니다. 그러나 지락전류가 크므로 단시간 사고에도 설비에 손상을 줄 수 있습니다.

 

저항 접지방식 (Resistance Grounding System) Zn = R

저항접지방식은 중성점을 적절한 저항치로 접지하여 지락 사고 시 흐르는 접지전류를 제한하고, 아킹 접지 현상을 방지하며, 접지계전기를 작동시켜 고장 회선을 차단하는 방식입니다. 저항치는 아킹 현상을 방지하면서도 계전기를 확실히 작동시킬 수 있어야 합니다.

 

소호리액터 접지방식 (Arc Suppressing Reactor Grounding System) Zn = jX

소호리액터접지방식은 중성점을 송전선로의 대지 정전용량과 공진(Resonance)하는 리액터(Reactor)를 통해 접지하는 방식입니다. 이 방식은 1선 지락 고장 시 고장점에 적은 손실 전류만 흐르며, 지락 아크를 자연 소멸시켜 정전 없이 송전을 계속할 수 있습니다. 그러나 선택 접지계전기의 작동이 어려워지고 유지보수가 까다로울 수 있습니다.

 

유효접지 (Effective Grounding)

유효접지는 1선 지락 사고 시 영상 임피던스와 정상 임피던스의 차가 일정 범위 내에 유지되며, 건전 상의 전압 상승이 계통 전압의 75%를 초과하지 않는 접지계를 말합니다. 사실상의 직접 접지계를 의미하며, 안정적인 계통 운영에 기여합니다.

• 접지계수 0.75이하 (접지계수 = 1선지락시 건전상 전위상승/고장전 선간전압)
• 2. 1선지락시 건전상 전위상승 / 정격 상전압 ≤ 1.3 이하
• 3. 1선지락시 건전상 전위상승 / 정격 선간전압 ≤ 1.8 이하
• 4. 0 ≤ R₀ / X₁ ≤  1 이고 0 X₀ / X₁ ≤ 3 일것

 

접지계수 (Grounding Factor)

접지계수는 1선 지락 고장이 발생할 경우 고장점에서의 건전 상 대지전압이 나타날 수 있는 최대 실효치를 사고 제거 후의 선간전압으로 나눈 값입니다. 계통의 안정성을 평가하는 중요한 지표로, 75% 이하인 경우를 유효 접지계, 초과하는 경우를 비유효 접지계라 합니다.

 

 

결론

중성점 접지 방식은 전력 시스템의 안정성과 안전성에 중요한 요소입니다. 각 방식은 특정 조건에서 최적의 성능을 발휘하며, 시스템의 요구사항에 따라 적절한 접지 방식을 선택해야 합니다. 이러한 선택은 시스템 보호 및 안정성, 설비 비용, 유지보수 용이성 등의 요소를 종합적으로 고려하여 이루어져야 합니다.

 

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