아크 접지란 무엇인가? 원인과 결과 그리고 해결책은 무엇인가

전호 접지의 정의

전호 접지는 전력 시스템에서 발생하는 일종의 접지 고장 현상입니다. 주로 중성점이 접지되지 않은 시스템이나 아크 억제 코일을 통해 접지된 시스템에서 단상 접지 고장이 발생할 때 아크 형태의 접지 전류가 존재하는 것을 말합니다.

전호 접지의 원인

절연 손상

• 설비 노화: 전력 설비의 장기 운전 과정에서 전기적, 열적, 기계적 스트레스 등의 영향으로 절연 재료는 점차 노화되어 절연 성능이 저하됩니다. 예를 들어, 케이블의 절연층이 균열되거나 손상될 경우 접지 고장이 발생할 수 있으며, 접지 전류가 클 경우 전호 접지가 형성될 수 있습니다.

• 과전압 충격: 전력 시스템에서는 번개와 같은 과전압이나 운영 과전압 등 다양한 과전압이 발생할 수 있습니다. 이러한 과전압은 설비의 절연을 손상시키고 접지 고장을 유발할 수 있습니다. 예를 들어, 천둥번개 동안 공중선이 번개에 맞아 절연체가 방전되어 단상 접지 고장이 발생할 수 있습니다.

외부 손상

• 공사 손상: 도로 공사나 건축 공사와 같은 활동을 수행할 때 지하 케이블이나 공중선이 우발적으로 손상되어 접지 고장이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 굴착 작업 중에 굴착기가 지하 케이블을 우발적으로 손상하여 케이블 절연이 손상되고 전호 접지가 발생할 수 있습니다.

• 나무 접촉: 공중선이 지나가는 일부 지역에서 나무가 너무 높게 자라면 선과 접촉하여 접지 고장이 발생할 수 있습니다. 특히 강풍과 같은 악천후 조건에서 나무가 흔들리면서 접지 고장이 더 쉽게 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 강풍으로 인해 나뭇가지가 부러져 공중선 위에 떨어져 접지 고장이 발생할 수 있습니다.

전호 접지의 결과

설비 안전 위협

• 설비 절연 손상: 전호 접지는 고온 고에너지 아크를 생성하여 설비의 절연을 심각하게 손상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 아크는 케이블의 절연층이나 변압기의 감속체 절연 등을 손상시켜 설비의 절연 성능을 저하시키고 심지어 설비를 태울 수도 있습니다.

• 과전압 유발: 전호 접지는 간헐적인 아크 과전압을 유발할 수 있으며, 이는 일반적으로 큰 진폭을 가지며 설비의 절연을 추가로 손상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 중성점이 접지되지 않은 시스템에서 단상 아크 접지는 비고장 상의 전압을 최대 선전압까지 증가시켜 설비의 절연에 심각한 위협을 가할 수 있습니다.

공급 신뢰성 저하

• 약전 차단: 심각한 전호 접지 고장은 보호 장치가 작동하여 회로 차단기를 트립시키고, 이로 인해 공급이 중단될 수 있습니다. 이는 사용자에게 불편을 초래하고 생산 및 생활의 정상 진행을 방해할 수 있습니다. 예를 들어, 공장의 생산 과정에서 갑작스러운 전호 접지 고장으로 인해 정전이 발생하면 생산 중단과 경제적 손실을 초래할 수 있습니다.

• 고장 범위 확대: 전호 접지 고장이 시간 내에 제거되지 않으면 상간 단락 고장으로 발전하여 고장 범위가 확대되고 수리의 어려움과 시간이 증가할 수 있습니다. 예를 들어, 전호가 주변 설비와 도체를 태워 상간 단락을 유발하고 고장 범위를 확장할 수 있습니다.

전호 접지의 해결 방법

설비 유지보수 및 관리

• 정기 점검: 전력 설비의 정기적인 점검 및 유지보수를 통해 설비 절연 결함을 적시에 발견하고 처리합니다. 예를 들어, 케이블 절연 저항 테스트, 부분 방전 검출, 변압기의 오일 크로마토그래피 분석, 감속체 직류 저항 테스트 등을 통해 설비의 잠재적인 고장을 적시에 발견합니다.

• 점검 강화: 전력 선로와 설비의 점검을 강화하여 외부 손상과 같은 잠재적 위험을 적시에 발견하고 처리합니다. 예를 들어, 공중선의 점검 횟수를 늘려 선로 근처의 나무와 잡물을 적시에 제거하고, 나무가 선로와 접촉하지 않도록 합니다. 또한, 공사 지역의 지하 케이블을 표시하고 보호하여 공사 손상을 방지합니다.

아크 억제 장치 사용

• 아크 억제 코일: 중성점이 접지되지 않은 시스템이나 아크 억제 코일을 통해 접지된 시스템에서 아크 억제 코일의 매개변수를 합리적으로 조정하여 접지 용량 전류를 효과적으로 보상하고 아크의 발생을 줄일 수 있습니다. 단상 접지 고장이 발생할 때 아크 억제 코일이 발생시키는 유도 전류는 접지 용량 전류를 상쇄하여 접지 전류를 낮은 수준으로 줄여 전호 접지의 피해를 줄입니다.

• 접지 고장 선 선택 장치: 접지 고장 선 선택 장치를 설치하면 접지 고장 선을 신속하고 정확하게 검출하여 고장 선을 적시에 제거하여 고장의 확장을 방지할 수 있습니다. 예를 들어, 영전류와 영전력 방향의 원리를 기반으로 하는 접지 고장 선 선택 장치는 전호 접지 고장이 발생했을 때 고장 선을 신속히 결정하고 고장 처리의 근거를 제공할 수 있습니다.

설비 절연 수준 향상

• 고품질 절연 재료 선택: 전력 설비의 제조 및 설치 과정에서 고품질의 절연 재료를 선택하여 설비의 절연 성능을 향상시킵니다. 예를 들어, 고온과 노화에 강한 절연 재료를 사용하면 설비의 수명을 연장하고 절연 손상의 위험을 줄일 수 있습니다.

• 절연 강화: 설비의 절연을 강화하여 절연 강도를 향상시킵니다. 예를 들어, 케이블 접속부의 방수 및 습기 차단 처리와 변압기 감속체의 절연 포장은 설비의 절연 성능을 향상시키고 접지 고장의 발생을 줄입니다.