고압 계통의 중성점 접지방식

전기 전문 블로그 "전기만 33년"입니다. 접지에 대하여 많은 포스팅을 올렸는데 중요한 것을 빠뜨렸다는 것을 알게 되었습니다. 저압 계통의 시스템 접지는 다뤘는데 고압 계통의 중성점 접지에 대한 내용이 누락되었네요. 이번 포스팅 고압 계통의 중성점 접지에 대해서 설명하겠습니다.

 

1. 접지 시스템의 종류

표 2-1에는 다양한 유형의 중성점 연결이 나와 있습니다.

다음과 같이 구분할 수 있습니다:

- 견고하게(또는 직접) 접지된 중성점,

- 비접지 또는 고 임피던스 접지된 중성점,

- 저항 접지

- 리액턴스 접지

- 피터슨 코일 접지.

 

2. 중성점 직접 접지

의도적으로 중성점과 대지 사이에 만든 전기적 연결

이 방식은 대지와 중성점 사이가 직접 연결되어 있습니다. 일차 절연 결함이 발생하면 강제적으로 회로를 차단해야 합니다.

 

장점:

• 과전압 발생의 위험을 경감시킵니다.
• 일반적인 상전압 수준의 절연 장비를 사용할 수 있습니다.

 

단점:

• 첫번째 고장 발생 시 의무적으로 차단해야 합니다.
• 매우 높은 고장 전류로 최대의 손상과 장애를 일으킵니다. (통신망과 보조회로에 유도전류를 발생시킴)
• 고장이 지속되는 동안 인명 피해의 위험이 높습니다. 이는 접촉 전압이 높게 발생하기 때문입니다.
• 고장 해소 시간을 짧게 하기 위해서 비율차동 계전기의 사용이 요구됩니다. (비용이 많이 듬)

 

 

3. 중성점 비접지, 고 임피던스 접지

중성점과 대지 사이에 측정이나 보호 장치를 위한 것을 제외하고는 전기적 연결이 없음.

 

중성점과 대지 사이에 고 임피던스를 삽입함.

이 부분은 측정이나 보호를 위해 사용하는 장치를 제외하고는 접지와 중성점 사이에 전기적인 연결이 없습니다. 그리고 접지와 중성점 사이에 높은 임피던스가 삽입될 수 있습니다. 첫 번째 절연 고장의 발생으로 보호 장치가 동작되지는 않습니다. 따라서 상시적인 절연 모니터링을 통하여 첫 번째 절연 고장을 찾아내고 보호 장치가 동작하지 않는 동안 첫 번째 절연 고장을 제거하는 것이 중요합니다.

 

장점:

• 이 방식을 사용하면 첫 번째 고장이 발생했을 때 사람들에게 위험할 수 있는 높은 접지 고장 전류로 이어지지 않고 네트워크 용량의 영향을 받는 두 번째 고장이 발생했을 때만 트립함으로써 전력공급을 일차 고장 시에도 연속적으로 제공할 수 있다는 장점이 있습니다.

 

단점:

• 상절연 수준이 적어도 선절연 수준이 되는 장비를 사용해야 합니다. 영구적인 한 상 지락 고장이 발생하면 영향을 받지 않는 나머지 두 상의 대지 전압이 선전압과 같아집니다. 그래서 전동기, 케이블, 변압기와 부하는 이러한 사항을 고려하여 선정되어야 합니다.
• 내부 과전압의 위험으로 설비의 절연을 강화하는 것이 요구됩니다.
• 두번째 고장까지 트립을 시키지 않는다면 첫번째 고장에 대한 시청각적 신호를 주는 상시적인 절연 감시가 필수적입니다.
• 첫번째 고장을 감시하고 고장 위치를 찾는 유지 보수 인원이 필요합니다.
• 첫번째 고장의 발생 시 선택적 보호를 수행하기에 어려움이 있습니다.
• 철공진의 위험이 있습니다.

 

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4. 저항 접지

중성점과 대지 사이에 저항을 삽입함.

이 시스템은 중성점과 대지 사이에 저항기를 삽입해야 합니다. 그것은 또한 한류 저항 접지라고도 말합니다. 작동 방법은 매우 간단합니다. 첫 번째 고장이 발생하면 회로를 차단해야 합니다.

 

장점:

• 제한된 고장 전류가 흐릅니다. (손상과 장애를 줄입니다.)
• 전류를 용량성 전류의 두 배 정도로 제한하여 내부 원인의 과전압을 경감시킵니다.
• 특별한 상전압 절연 수준을 가진 특별한 장비와 특별한 케이블이 필요하지 않습니다.
• 간단한 선택적 보호 장치를 사용할 수 있습니다.

 

단점:

• 첫 번째 고장이 발생하면 트립이 발생한다는 것입니다

 

 

5. 리액턴스 접지

중성점과 대지 사이에 리액터를 삽입함.

한류 리액턴스 접지라고도 불리는 리액턴스 접지에는 접지와 중성점 사이에 삽입되는 리액터가 있습니다. 첫 번째 고장 발생 시 회로 차단이 수행되어야 합니다. 그것은 저항 접지와 거의 유사합니다.

 

장점:

• 고장 전류를 제한합니다. (장애와 손상을 줄입니다)
• 유도성 전류가 용량성 전류보다 많이 크면 단순한 선택 보호 장치를 사용할 수 있습니다.
• 저저항 코일을 사용하기 때문에 높은 열 부하를 소비하지 않습니다.

단점:

• 접지 고장을 제거하는 동안 높은 과전압을 유발할 수 있습니다.
• 첫 번째 고장이 발생할 때 회로 차단이 필수적입니다.

 

 

6. 피터슨 코일 접지

중성점과 대지 사이에 계통의 정전용량에 맞춘 리액터를 삽입하였는데 이는 지락 사고 발생 시 고장 전류가 제로가 되게 하려함임.

 

 

이 접지방식에서는 네트워크 정전용량에 맞게 조정된 리액터 L이 대지와 중성점 사이에 삽입됩니다. 접지 고장이 발생하면 고장전류는 0이 됩니다. 첫 번째 고장이 발생하면 회로 차단은 하지 않습니다.

 

장점:

• 리액터가 3 L0 C0 W2 = 1로 튜닝되면 접지 고장 전류가 0이 됩니다.
• 영구적이지 않은 접지 고장의 자발적인 제거가 있습니다.
• 영구적인 고장이 존재하더라도 설비는 계속 작동하고 두번째 고장이 발생하면 필연적으로 차단이 됩니다.
• 코일에 전류가 흐르는 것이 감지되면 첫 번째 고장이 발생한 것입니다. 코일은 영구적인 운전이 가능하도록 용량을 결정해야 합니다.

 

단점:

• 네트워크의 용량에 대한 불확실한 지식으로 인해 3 L0 C0 W2 = 1 조건을 설정하는 것이 어렵습니다. 결과적으로 고장이 지속되는 동안에 잔류전류가 순환하게 됩니다. 이 전류가 사람이나 장비에 위험하지 않도록 주의해야 합니다.
• 과전압이 발생할 위험이 높습니다.
• 모니터링 요원이 있어야 합니다.
• 코일이 3 L0 C0 W2 = 1로 튜닝되어 있으면 기본적으로 첫 번째 고장 발생 시 선택적 보호를 제공하는 것이 불가능합니다. 만약 시스템적으로 오조정 (3 L0 C0 W2 ≠ 1) 된다면 첫번째 고장 시의 선택적 보호는 복잡하고 비용이 많이 듭니다.
• 철공진의 위험이 있습니다.

 

 

 

 

참고 자료: https://electrical-engineering-portal.com/medium-voltage-earthing-systems-arrangements-and-comparison

Comparison of Medium Voltage Earthing Systems

Earthing systems in medium voltage can be differentiated according to the neutral point connection method. Let's compare the advantages and disadvantages

electrical-engineering-portal.com

Schneider - Earthing system (pdf)