변압기(Transformer)와 피뢰기(SA) 의 이격거리

https://www.inmr.com/impact-of-arrester-transformer-separation-distance-at-substations/

Impact of Arrester-Transformer Separation Distance at Substations -

 

변압기와 피뢰기의 이격 거리에 대한 글을 간략하게 한글로 옮겨보았다.

더 자세한 내용은 상기 원문 링크를 참고 바란다.

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피뢰기는 가능한 변압기 부싱에 가까이 설치하는 것이 좋다.
하지만 사실, 항상 적용 가능하지는 않다. 특히 고압일 수록...

Fig. 1: Examples of arrester-transformer configuration at substations.
400kV 이상에서는 피뢰기 크기 때문에 변압기 몸체에 직접 마운팅 하기 어렵다.
특히, 변압기 repair를 위한 이동을 고려하면 더욱 그렇다.
변압기 이동을 위한 도로를 고려하면 30m 이상 이격이 필요하게 되기도 한다.
불행히도, 이러한 이격거리는 서지 전압으로부터의 보호범위를 감소시키게 된다.
서지가 피뢰기에 도달하면, 전압은 감소하게 되고(그렇다고 0 볼트는 아님), 최선의 경우 피뢰기의 방전전압 (discharge voltage)로 감소한다.
이렇게 피뢰기를 지난 진행파 전압은 변압기에서 반사되고 이격 거리가 충분히 클때는 전압이 두배로 증가하게 된다. 대부분의 경우에는 반사파 전압은 서지의 몇 퍼센트 정도로 증가하지만, 이러한 진행파 현상에서 반사 계수는 이격거리의 중요성을 강조하게 된다.

IEEE's Application Guide on Arresters C62.22 와 IEC 60090-5 참고.
C62.22 에서 최대 이격거리에 대한 공식이 주어진다.

아래의 Fig 2 ~ 4 를 보면, 변압기와 피뢰기의 거리가 멀어질 수록 반사파에 의한 전압 중첩현상으로 변압기의 BIL 을 위협하는 서지전압이 발생하는 것을 알 수 있다.

Fig. 2: Transient voltages at substation with separation distance of 1m.

Fig. 3: Transient voltages at substation with separation distance of 15m.

Fig. 4: Transient voltages at substation with separation distance of 30m.
 

반사파에 의한 중첩 현상은 아래의 동영상을 보면 이해가 쉽다

https://youtu.be/ypcX1LdmMPM

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사실 송배전용 특고압 변압기가 아닌 이상에야, Transformer body (tank)에 직접 부착하는 것이 별도의 pedestal foundation 도 필요치 않고 설계/시공이 간편해지고 비용도 감소하는 측면이 있다.

하지만 서지 진행파에 대하여 충분한 보호가 되는지, 유지보수의 문제는 없는지 살펴보아야 한다.