10kV 배전선로에 대한 번개의 영향을 미치는 요인은 무엇인가요?

1. 유도된 낙뢰 과전압

유도된 낙뢰 과전압은 가로배선에 인접한 낙뢰 방전으로 인해 발생하는 일시적인 과전압을 의미하며, 선로가 직접적으로 타격받지 않더라도 발생할 수 있습니다. 근처에서 낙뢰가 발생하면, 이는 전력선에 천둥구름의 전하와 반대되는 대량의 전하를 유도합니다.

통계 자료에 따르면, 유도된 과전압으로 인한 낙뢰 관련 고장은 배전선 전체 고장의 약 90%를 차지하며, 이는 10 kV 배전 시스템에서 정전의 주요 원인입니다. 연구에 따르면, 10 kV 선로가 지상 10미터 높이에 있고, 50미터 떨어진 곳에서 낙뢰가 발생하면, 최대 100 kA의 낙뢰 전류가 유도될 수 있습니다. 적절한 낙뢰 보호 장치가 없으면, 결과적으로 발생하는 과전압은 최대 500 kV까지 도달할 수 있으며, 이는 절연 수준이 부족하다면 절연을 파손하거나 심지어 파괴하여 플래시오버나 전도체 손상을 초래할 수 있습니다.

2. 절연 수준

절연 실패, 특히 절연체의 파손이나 폭발은 또 다른 주요 배전선 고장 원인입니다. 절연체의 성능은 10 kV 배전선의 전체 절연 강도를 직접적으로 결정하며, 따라서 시스템 신뢰성에 크게 영향을 미칩니다.

장기 운영 중 환경 오염, 습기, 노화, 또는 기계적 스트레스로 인해 절연체가 열화될 수 있습니다. 정기적인 검사, 유지보수, 또는 적시 교체가 이루어지지 않으면, 전체 선로의 절연 수준이 크게 저하될 수 있습니다. 이러한 열화는 특히 천둥번개 동안 과전압 조건 하에서 플래시오버 발생 가능성을 증가시키며, 이는 낙뢰로 인한 정전 위험을 더욱 높입니다.

따라서, 절연체의 정기적인 검사 및 유지보수는 지속적인 절연 무결성과 시스템 안전을 보장하기 위해 필수적입니다.

3. 낙뢰 보호 설치

3.1 변압기 보호

낙뢰 과전압이 정격 전압의 몇 배에 달하면, 변압기의 중성점 주변 절연을 쉽게 파괴할 수 있습니다. 현재 중국의 대부분의 설치에서는 서지 방지기가 변압기의 고압 측에만 설치되며, 저압 측의 보호는 불충분한 경우가 많습니다.

서지 방지기는 주 융단 앞이나 배전선의 출구 피더 측에 설치할 수 있습니다. 설치 시, 서지 방지기의 저압 단자는 제대로 접지되어야 합니다.

주의해야 할 점은, 전류형 보호 장치의 하류 중성 도체(N-line)는 반복적으로 접지되어서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 보호 장치가 올바르게 작동하지 못하고, 전체 보호 계획이 손상될 수 있습니다. 따라서, 저압 서지 방지기의 접지 리드는 변압기의 중성 도체의 기본 단자에 연결되어야 하며, 이는 모든 반복적인 접지 점보다 앞에 있어야 합니다.

3.2 기둥 장착 스위치와 분리기

기둥 장착 회로 차단기와 분리 스위치를 설치하면 10 kV 배전선의 신뢰성과 안전성이 크게 향상됩니다. 그러나 실제로 많은 선로들이 이러한 중요한 장치에 대한 적절한 낙뢰 보호가 부족합니다. 이러한 스위치의 양쪽에 서지 방지기가 설치되지 않으면, 낙뢰 과전압으로 인해 장비 손상과 장시간 정전이 발생할 수 있습니다.

3.3 스위치 기어 및 기타 장치의 서지 보호

10 kV 배전 시스템은 스위치 기어, 커패시터 뱅크, 배전 패널 등 여러 중요한 장치로 구성됩니다. 서지 방지기는 모든 장치(포괄적 보호) 또는 선택적으로 주요 장치에만 설치할 수 있습니다.

전자의 접근법은 초기 비용이 더 높지만, 훨씬 더 높은 신뢰성과 시스템 내구성을 제공합니다. 선택적 설치는 비용을 줄일 수 있지만, 특정 섹션은 노출될 수 있습니다. 선택은 위험 평가, 부하의 중요성, 그리고 지역 낙뢰 활동에 따라 이루어져야 합니다.