변압기 중성점 접지 이해

• 전력망의 안전성, 신뢰성 및 경제성;
• 시스템 장비의 절연 수준 선택;
• 과전압 수준;
• 계전 보호 계획;
• 통신선로에 대한 전자기 간섭.

• 고장 전류가 큰 시스템: 단일 상 대 지면 고장이 발생할 때 생성되는 지면 고장 전류가 매우 큽니다. 예를 들어, 110 kV 이상의 시스템과 380/220 V 3상 4선 시스템이 있습니다. 또한 효과적으로 접지된 시스템이라고도 합니다.
• 고장 전류가 작은 시스템: 단일 상 대 지면 고장이 발생할 때 완전한 단락 회로가 형성되지 않으므로 고장 전류는 정상 부하 전류보다 훨씬 작습니다. 또한 효과적으로 접지되지 않은 시스템이라고도 합니다.

• 단단히 접지된 중성점
• 저항을 통해 접지된 중성점

• 접지되지 않은 중성점
• 아크 억제 코일(Petersen 코일)을 통해 접지된 중성점

• 단일 상 대 지면 고장이 발생하면 즉시 고장 장비를 트리핑하여 전력 공급이 중단되고 신뢰성이 감소합니다.
• 큰 단락 전류는 상당한 전자기적 및 열 스트레스를 생성하여 손상을 확대시킬 수 있습니다.
• 고장 전류로 인한 강한 자기장은 근처의 통신 및 신호 회로에 전자기 간섭을 일으킵니다.
• 단일 상 고장이 발생할 때 고장된 상의 전압은 0으로 떨어지고, 고장되지 않은 상의 전압은 정상 상 전압에 가깝게 유지됩니다. 따라서 장비 절연은 단상 전압만 고려하여 설계할 수 있어 비용을 줄이고, 특히 고전압 수준에서는 유익합니다.

• 고저항 접지
• 중저항 접지
• 저저항 접지

• 자동 고장 제거를 가능하게 하며, 운영 및 유지보수를 간소화합니다.
• 지면 고장을 신속하게 격리하여 낮은 과전압을 유지하고, 공진 과전압을 제거하며, 낮은 절연 등급의 케이블과 장비를 사용할 수 있게 합니다.
• 절연 노화를 줄이고, 장비 수명을 연장하며, 신뢰성을 향상시킵니다.
• 지면 고장 전류(수백 암페어 이상)는 계전 보호의 높은 민감도와 선택성을 보장하며, 복잡한 고장 선로 선택이 필요하지 않습니다.
• 화재 위험을 줄입니다.
• 높은 에너지 흡수와 낮은 잔류 전압을 가진 무갭 ZnO 서지 방지기를 과전압 보호에 사용할 수 있습니다.
• 아크 접지 과전압의 5차 고조파 성분을 억제하여 상간 고장으로 진행되는 것을 방지합니다.

• 고저항 접지: 용량성 지면 전류 <10 A인 배전 네트워크, 단일 상 대 지면 전류가 허용 한도를 초과하지만 <10 A인 대형 발전기에 적합합니다. 저항 값은 일반적으로 수백에서 수천 오姆입니다.
• 중저항 및 저저항 접지: 엄격한 경계는 없지만 일반적으로:
• 중저항: 중성점 고장 전류가 10 A와 100 A 사이
• 저저항: 중성점 고장 전류 >100 A

이것들은 케이블이 주를 이루는 도시 배전망, 발전소 보조 시스템, 그리고 대형 산업 시설—용량성 전류가 높고 일시적인 접지 고장이 드문 곳에서 사용됩니다.

• 단상 대지 고장 전류 <10 A; 아크가 자동 소멸되고, 절연이 자동으로 회복될 수 있습니다.
• 시스템의 대칭성이 유지되며, 고장 위치를 찾을 시간을 주기 위해 일시적으로 고장 상태로 운전할 수 있습니다.
• 최소한의 통신 간섭.
• 간단하고 경제적입니다.
• 그러나 용량성 전류 >10 A일 경우, 고진폭 간헐적 아크 접지 과전압 발생 가능성이 있습니다. 이러한 과전압은 장기간 지속되며, 전체 네트워크에 영향을 미치고, 특히 회전 기계와 같은 약한 절연 장비에 심각한 위협을 가합니다. 이러한 과전압은 여러 지점에서의 대지 고장, 장비 손상, 그리고 주요 정전을 반복적으로 초래하였습니다.
  공진 과전압은 종종 전압 변환기(VT)의 퓨즈가 끊어지고, VT 손상 또는 주요 장비 손상을 유발합니다.

• 아크 억제 코일로부터 발생하는 인덕티브 전류가 시스템의 용량성 대지 전류를 보상하여 고장 전류를 <10 A로 줄여 아크가 자동 소멸됩니다.
• 고장 지점의 절연이 자동으로 회복될 수 있습니다.
• 간헐적 아크 접지 과전압 발생 확률을 줄입니다.
• 단상 고장 시 시스템의 대칭성을 유지하여 고장 위치를 찾기 위한 일시적인 계속 운전이 가능합니다.
• 그러나 이 방법은 아크 접지 과전압 발생 확률만 줄이고, 그 크기를 줄이지는 않습니다. 과전압 배수는 여전히 높아, 특히 콤팩트 스위치 기어 및 케이블 시스템 에 대해 상당한 절연 스트레스를 가하며, 절연 파괴 또는 상간 단락으로 이어져 장비의 재앙적인 손상을 초래할 수 있습니다.

• 풍력 발전단지의 110 kV 또는 220 kV 고압 측 은 일반적으로 분리기(절연기)를 통한 중성선 접지를 사용합니다.
• 풍력 발전단지의 35 kV 집전 시스템 측 은 일반적으로 아크 억제 코일 또는 저항 접지를 사용합니다.
  • 집전 시스템이 완전 케이블 라인 을 사용할 경우, 용량성 전류가 상대적으로 크므로, 저항 접지를 권장합니다.