그라운딩 변압기와 아크 억제 코일의 차이점은 무엇인가요

접지 변압기 개요
접지 변압기는 일반적으로 "접지 변압기" 또는 "접지 장치"로 알려져 있으며, 절연 매체에 따라 유전형과 건식으로, 상수에 따라 3상과 단상으로 분류됩니다. 접지 변압기의 주요 기능은 변압기나 발전기가 자연적인 중성점을 가지지 않는 전력 시스템(예: 델타 연결 시스템)에 인공적인 중성점을 제공하는 것입니다. 이 인공 중성점은 페터슨 코일(아크 억제 코일)이나 저항 접지 방법을 사용할 수 있게 하여 단선 대 지 접지 고장 시 용량성 접지 고장 전류를 줄이고 배전 시스템의 신뢰성을 높입니다.

아크 억제 코일(페터슨 코일) 개요
이름에서 알 수 있듯이 아크 억제 코일은 아크를 소멸시키기 위해 설계되었습니다. 이는 변압기(또는 발전기)의 중성점과 지구 사이에 연결된 철심 유도 코일로, 아크 억제 코일 접지 시스템을 형성합니다. 이 구조는 소전류 접지 시스템의 한 유형입니다. 정상 운전 조건에서는 코일을 통해 전류가 흐르지 않습니다. 그러나 전력망이 번개에 의해 침범되거나 단상 아크 접지 고장이 발생하면 중성점 전압이 위상 전압으로 상승합니다. 이 순간 아크 억제 코일에서 유도 전류가 용량성 고장 전류와 상쇄하여 효과적으로 보상합니다. 결과적으로 잔여 전류는 매우 작아져 아크를 유지하기에 충분하지 않아 자연적으로 소멸하게 됩니다. 이렇게 하면 위험한 과전압을 유발하지 않고 빠르게 접지 고장을 제거할 수 있습니다.

아크 억제 코일의 핵심 역할은 단상 접지 고장 시 고장점에서의 용량성 전류를 보상하는 유도 전류를 공급하여 총 고장 전류를 10A 미만으로 줄이는 것입니다. 이를 통해 전류 영점 통과 후 아크 재점화를 방지하고 아크 소멸을 달성하며, 큰 크기의 과전압 발생 가능성을 줄이고 고장 확대를 방지합니다. 적절히 조정되면 아크 억제 코일은 아크로 인한 과전압 발생 가능성을 최소화하고 그 진폭을 억제하며, 고장점에서의 열 손상을 줄이고 접지 그리드의 전압 상승을 감소시킵니다.

적절한 조정은 유도 전류(IL)가 용량성 전류(IC)와 일치하거나 가까운 수준으로 만드는 것을 의미합니다. 엔지니어링 실무에서는 비조화 계수 V로 비조화 정도를 표현합니다:

• V=0일 때는 완전 보상(공진 상태)이라고 합니다.

• V>0일 때는 부족 보상입니다.

• V<0일 때는 과다 보상입니다.

아크 억제를 위해 이상적으로는 V의 절대값이 가능한 한 작아야 하며, 바람직하게는 0(완전 보상)이어야 합니다. 그러나 일반적인 전력망 운전 조건에서는 작은 비조화(특히 완전 보상)가 직렬 공진 과전압을 초래할 수 있습니다. 예를 들어, 6kV 석탄 광산 전력 시스템에서 완전 보상 상태에서는 중성점 변위 전압이 무접지 시스템보다 10~25배 더 높아질 수 있으며, 이는 일반적으로 직렬 공진 과전압이라고 알려져 있습니다. 또한, 스위칭 작업(예: 대형 모터의 가동이나 비동기 회로 차단기의 폐쇄)도 위험한 과전압을 유발할 수 있습니다. 따라서 접지 고장이 없는 경우, 아크 억제 코일을 공진 근처에서 운전하는 것은 위험을 초래할 수 있으므로 안전상의 이익이 되지 않습니다. 실제로, 완전 보상이나 그 근처에서 운전하는 아크 억제 코일은 공진 과전압을 억제하기 위해 댐핑 저항기를 장착하고 있으며, 현장 경험에 따르면 이 접근법이 매우 효과적임이 입증되었습니다.

접지 변압기와 아크 억제 코일의 차이
중국의 10kV 3상 배전 시스템에서는 중성점이 일반적으로 접지되지 않습니다. 단상 접지 고장 시 지속적인 아크와 전압 진동을 유발할 수 있는 간헐적인 용량성 전류를 방지하기 위해 접지 변압기를 사용하여 인공적인 중성점을 생성합니다. 접지 변압기는 일반적으로 Z형 윤곽을 사용합니다. 그 중성점은 아크 억제 코일에 연결되어 접지됩니다. 단상 접지 고장 시 아크 억제 코일에서 유도 전류가 시스템의 용량성 전류를 상쇄하여 시스템이 2시간 동안 계속 운영되면서 유지보수 인력이 고장을 찾아 해결할 수 있습니다.

따라서, 접지 변압기와 아크 억제 코일은 두 가지 다른 장치입니다: 아크 억제 코일은 본질적으로 큰 유도기로, 접지 변압기에서 제공되는 중성점과 지구 사이에 연결됩니다. 두 장치는 조화된 시스템으로 함께 작동하지만, 근본적으로 다른 기능을 수행합니다.