피뢰기와 서지 아레스터의 차이점
서지 방전기란?
서지 방전기는 전기 설비 패널 내에 설치되는 중요한 전압 제한 장치입니다. 주요 기능은 절연체, 설비 및 기계를 다양한 전기 위험으로부터 보호하는 것입니다. 이는 뇌우로 인한 손상뿐만 아니라 스위칭 작업, 아크, 부하 해제, 접지 고장과 같은 사건으로 인해 발생하는 일시적인 과전압으로부터도 보호합니다.
서지 방전기는 전류와 전압 서지에 효과적으로 제한함으로써 전기 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 이러한 보호는 저전압 및 고전압 가전 제품뿐만 아니라 통신선까지 확장되어 이러한 구성 요소의 안정적이고 중단 없는 작동을 보장합니다. 다양한 유형 중 가장 일반적으로 사용되는 서지 방전기는 비선형 금속 산화물 저항기가 도자기 또는 실리콘 고무 하우징에 담겨 있습니다. 이러한 방전기는 보호하도록 설계된 회로와 병렬로 연결되어 서지 이벤트 동안 초과 전기 에너지를 안전하게 접지 그리드로 분산시킵니다. 이 병렬 연결은 회로의 정상 작동이 영향을 받지 않으면서 전압 스파이크가 발생할 때 즉시 보호를 제공합니다.
방전기 용어 및 정의의 발전
과거에는 전력 시스템에서 "뇌우 방전기"라는 용어가 일반적으로 사용되었습니다. 그러나 이제 더 포괄적인 용어인 "서지 방전기"로 대체되었습니다. 전력 시스템 설계 초기에는 상대적으로 복잡하지 않았으며, 뇌우가 대부분의 과전압의 주 원인이었습니다. 그러나 현대의 고급 전력 시스템 설계에서는 다양한 요인이 과전압을 초래할 수 있습니다. 이들에는 부하 해제, 고출력 부하의 갑작스러운 변화, 초고전압(EHV) 변전소의 분리 스위치 등이 포함됩니다. 결과적으로 서지 방전기는 이제 전통적인 뇌우 방전기 대신 변전소에서 사용됩니다. 서지 방전기는 뇌우뿐만 아니라 이러한 다양한 전압 서지 원인으로부터 시스템을 보호하도록 설계되었습니다. 저전압(LV) 및 중간 전압(MV) 송전 및 배전선에서는 "라인 방전기"라는 용어도 뇌우 및 기타 유형의 서지로부터 보호하는 장치를 지칭하는데 사용됩니다.
뇌우 방전기란?
뇌우 방전기는 뇌우 충격으로 인한 손상을 방지하기 위해 특별히 설계된 중요한 보호 장치입니다. 이러한 충격은 매우 높은 일시적인 전압 서지와 함께 뇌우, 스파크, 절연 아크로 인한 서지 전류를 생성합니다.
뇌우 방전기의 주요 기능은 높은 전압 서지를 안전하게 지면으로 재배치하여 전력 시스템을 보호하는 것입니다. 지중선이나 접지선은 공중선과 전력 시스템을 직접적인 뇌우로부터 어느 정도 보호하나, 진행파로부터의 보호는 충분하지 않을 수 있습니다. 이러한 진행파는 단말기에 연결된 장치와 설비에 도달하여 심각한 손상을 초래할 수 있습니다. 여기서 서지 분산기 또는 뇌우 방전기가 중요한 역할을 합니다. 이들은 고장이나 뇌우로 인한 서지로부터 전력 시스템을 보호하도록 설계되었습니다.
뇌우 방전기는 송전 토대, 타워, 건물과 같은 구조물의 가장 높은 부분에 전략적으로 설치됩니다. 이를 통해 뇌우 충격으로 인한 전류와 전압을 직접 지면으로 배출하는 안전한 경로를 제공합니다. 이렇게 함으로써 전체 전기 시스템을 뇌우로 인한 문제로부터 보호하고, 연결된 설비와 인프라의 무결성과 안정적인 작동을 보장합니다.
서지 방전기와 뇌우 방전기의 주요 차이점
설치 위치：서지 방전기는 일반적으로 패널 보드 내부에 설치되며, 뇌우 방전기는 외부에 설치됩니다. 이러한 설치 위치의 차이는 그들의 서로 다른 보호 기능에서 비롯됩니다.
보호 범위：서지 방전기는 내부 구성 요소를 다양한 전기 교란으로부터 보호하며, 뇌우 방전기는 외부 전기 위협으로부터 장비를 보호합니다.
보호 대상：서지 방전기는 뇌우, 스위칭 작업, 전기 고장, 기타 일시적인 전압 및 전류 서지 등 다양한 전기 현상을 처리하도록 설계되었습니다. 반면 뇌우 방전기는 주로 뇌우와 관련된 서지만을 처리하도록 설계되었습니다.
에너지 소산 메커니즘：서지 방전기는 전기 서지를 가로채고 잉여, 불필요한 에너지를 지면선으로 분산시킵니다. 한편, 뇌우 방전기는 방전기를 통해 직접 지면으로 에너지 흐름을 분산시키며, 뇌우로 인한 전기 전하에 대한 저항이 가장 적은 경로를 만듭니다.
교환 가능성：서지 방전기는 보다 광범위한 보호 능력 덕분에 때때로 뇌우 방전기 대신 사용될 수 있습니다. 그러나 뇌우 방전기는 비뇌우 관련 전기 서지를 처리할 수 없으므로 서지 방전기의 대체품으로 사용할 수 없습니다.
피뢰침이란?
피뢰침, 또는 피뢰기라고도 알려진 피뢰침은 구리, 알루미늄 또는 기타 전기적으로 도전성이 있는 물질로 만들어진 금속 막대입니다. 이는 송전 및 배전 토대, 건물, 기타 높은 건축물의 최상부에 설치됩니다. 주요 기능은 이러한 구조물을 직접적인 뇌우로부터 보호하는 것입니다.
뇌우는 구름과 지구 사이에서 발생하는 정전기 방전입니다. 뇌우가 전력선을 직접적으로 때리면 시스템 전압에 위험한 스파이크가 발생하여 전기 설비와 장비에 큰 위협이 됩니다. 여기서 피뢰침이 중요한 역할을 합니다. 뇌우 전류에 대한 선호 경로를 제공함으로써 전기 설비, 장비, 그리고 기기를 직접적인 뇌우 충격으로부터 보호합니다.
피뢰침의 장점 중 하나는 서지 방전기보다 상대적으로 낮은 비용입니다. 건물이나 전력선 타워의 가장 상부 표면에 장착되면, 높은 가치의 정전기 전하와 뇌우 전류가 지면으로 안전하게 도달할 수 있는 경로를 제공합니다. 그러나 효과적으로 작동하려면 지중 시스템에 올바르게 접지되어 있어야 하며, 이를 통해 전기 전하가 안전하게 지면으로 소산됩니다.
서지 억제기란?
서지 억제기, 또는 서지 보호기 또는 일시적 서지 억제기라고도 알려진 서지 억제기는 필수적인 장치입니다. 주로 가정 배전판에 설치되어 가정 배선 설비를 전압 서지 및 스위칭 서지로부터 보호하는 주요 기능을 수행합니다.
이러한 서지는 전기 가전 제품과 가정 전기 시스템의 전반적인 무결성에 큰 위협이 될 수 있습니다. 예를 들어, 냉장고, 세탁기, 전기 모터와 같은 유도 부하가 종료될 때, 전기 시스템에서 전압 서지를 생성합니다. 이 현상은 자기 유도와 역전기력(역 EMF) 법칙에 따라 발생합니다. 유도 부하를 통해 흐르는 전류가 급격히 감소하면, 유도체는 이러한 변화를 저항하며, 시스템의 정상 작동 전압보다 훨씬 높은 전압 스파이크를 생성합니다. 이러한 서지가 미처되지 않으면, 가전 제품 내의 민감한 전자 구성 요소를 손상시키고, 전기 장치의 정상 작동을 방해하며, 비싼 수리나 교체로 이어질 수 있습니다. 서지 억제기는 이러한 과도한 전기 스파이크를 가로채고 안전하게 분산시켜 가정 전기 시스템 내의 전압 수준이 안전한 범위 내에 유지되도록 하고, 연결된 전기 장비를 보호합니다.
서지 억제기의 역할과 작동
이러한 갑작스러운 전압 스파이크와 서지는 전압 등급에 민감한 전기 장치에 심각한 손상을 줄 수 있습니다. 유도 부하가 있는 회로에서 컨택터를 스위칭하는 것은 스위칭 서지를 생성할 수 있습니다. 이러한 서지는 컨택터 자체뿐만 아니라 전기 시스템 내의 다른 연결된 장치에도 해를 끼칠 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 서지 억제기는 저전압(LV) 컨택터에 일반적으로 설치됩니다. 이는 컨택터를 외부 전압 서지로부터 보호하고, 컨택터의 스위칭 작동으로 인한 시스템의 잠재적인 해롭고 효과를 방지하는 이중 목적을 가지고 있습니다.
일반적인 서지 억제기는 전원 ON/OFF 스위치가 내장된 유틸리티 아웃렛으로 설계됩니다. 세 개의 와이어 케이블을 갖추고 있어 표준 벽 플러그에 쉽게 연결할 수 있으며, 이를 통해 다양한 전기 장치를 쉽게 연결하고 즉시 전압 변동으로부터 보호할 수 있습니다.
가정에서의 표준 전압 공급, 예를 들어 미국의 120V AC와 영국 및 유럽 연합의 230V AC는 RMS 값, 즉 효과적인 값으로 지정됩니다. 이러한 RMS 값은 저항 부하에 동일한 양의 전력을 공급하는 동등한 직류 전압을 나타냅니다. 120V RMS 공급(주파수 60Hz)의 경우 피크 전압은 약 170Vp이며, 230V RMS 공급(주파수 50Hz)의 경우 피크 전압은 약 325Vp에 달합니다.
그러나 뇌우 또는 스위칭 작업과 같은 요인으로 인한 전기 일시 현상이 발생하면 피크 전압이 수백 볼트 또는 수천 볼트의 불규칙한 펄스 형태로 급증할 수 있습니다. 이러한 일시 현상은 매우 짧은 시간 동안, 일반적으로 몇 마이크로초(10⁻⁶ 초) 동안만 지속됩니다. 그럼에도 불구하고 이러한 짧은 기간 동안에도 민감한 전자 장치, 특히 좁은 전압 범위 내에서 작동하도록 설계된 장치에 심각한 손상을 입힐 수 있습니다.
이곳에서 서지 억제기가 중요한 역할을 합니다. 서지 억제기는 들어오는 전압을 모니터링하고, 미리 정의된 임계값을 초과하는 모든 피크 전압을 방지하도록 설계되었습니다. 예를 들어, 250V로 등급이 매겨진 서지 억제기는 들어오는 전압이 230V 이하일 때 정상적으로 작동합니다. 그러나 일시 전압 펄스가 250V 한도를 초과하는 순간, 서지 억제기는 즉시 초과 라인 전력을 지면으로 재배치합니다. 이 신속한 응답은 연결된 장치가 안전한 작동 한도를 초과하지 않도록 보장함으로써 그들의 기능을 보호하고 수명을 연장합니다.
서지 방전기와 서지 억제기의 차이점
서지 억제기와 서지 방전기의 주요 차이점은 전압 등급과 에너지 소산 능력에 있습니다. 서지 억제기는 일반적으로 그가 서비스하는 전기 시스템의 정상 작동 전압보다 약간 높은 전압 등급을 가지며, 에너지 소산 용량도 제한적입니다. 반면, 서지 방전기는 회로의 정격 전압보다 훨씬 높은 전압 등급을 가지며, 더욱 중요한 것은 훨씬 더 많은 전기 에너지를 소산하면서 전기 시스템의 절연체가 손상되지 않고 영향을 받지 않는다는 것입니다.
주요 사항: 서지 억제기는 뇌우로 인한 일시 현상과 서지로부터 회로를 보호하는 데 적합하지 않다는 것을 명심해야 합니다. 그들의 설계와 능력은 뇌우와 관련된 극단적으로 높은 에너지와 고전압 이벤트를 처리하기에는 부족하며, 이러한 경우에는 서지 방전기의 더 강력한 보호가 필요합니다.
