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C/H 철탑 종단접속함 보호용 피뢰기 리드선 길이에 따른 뇌과전압 분석
Analysis on Lightning Overvoltage According to Lead Length of Surge Arrester for Underground Cable Outdoor Termination Protection at C/H Tower 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.65 no.2, 2016년, pp.257 - 263  

정채균 (KEPCO Research Institute) ,  강지원 (KEPCO Research Institute)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper describes the lightning arrester transients in cable head termination. The installation references of cable head tower and lightning arresters are firstly reviewed, then the performance of lightning arrester operation is also evaluated based on lightning overvoltage analysis by the change...

주제어

#Cable head   #Lightning   #Termination   #Underground power cables  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 154kV를 기준으로 BIL을 유지할 수 있는 최적의 리드선 길이를 산정하여 부지면적을 유지하면서 최적으로 절연설계가 유지되도록 하고자 하며, 접지선 길이에 따른 종단접속함 도체 과전압 발생 한계를 뇌격전류로 산정하여 절연 설계에 반영하고자 한다.
  • 본 논문에서는 C/H 철탑 피뢰기 리드선 길이에 따른 과전압 검토 결과를 바탕으로 피뢰기 동작 성능을 평가하였으며, 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
  • 본 논문에서는 다양한 C/H 철탑의 사례 및 피뢰기 설치기준을 검토하고, C/H 철탑 피뢰기 리드선 길이에 따른 과전압 검토 결과를 바탕으로 피뢰기 동작 성능을 평가하고 절연파괴 예방을 위한 적정 피뢰기 리드선 길이 산정 및 리드선 길에 따른 종단접속함 도체 과전압 발생 한계를 제시함으로써 향후 낙뢰로 인해 지중케이블 및 접속함에서 나타나는 절연파괴 고장을 예방하는데 기여하고자 한다.
  • 본 논문에서는 리드선의 길이를 더욱 세분화하여 기준충격절 연강도를 유지할 수 있는 한계 길이를 산정하고자 한다. 그림 9에서는 피뢰기 리드선 길이에 따른 과전압을 세분화하여 나타내었다.

가설 설정

  • 그림 4는 종단접속함 위치 변경에 따른 검토조건을 보여준다. 종단접속함 지표면 설치시 시스접지 리드선의 길이는 3m로 가정하였다.
  • 그림 6은 피뢰기 위치 변경에 따른 검토조건을 보여준다. 피뢰기 지표면 설치시 리드선의 길이는 3m로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
C/H 철탑은 지지물의 형태에 따라 어떻게 구분할 수 있는가? 국내 전력회사 운영기준[2]에 따르면 C/H 철탑은 지지물의 형태에 따라 철구형, 철탑형, 강관주형, 옥내 GIS형 등 4종류로 구분되며, 지중선로의 규모, 가공선로와의 연결, 설비의 안정성, 주위환경, 대관 인․허가 등을 고려하여 형태를 선정하도록 규정하고 있으나 종단접속함 및 피뢰기 위치, 설치형태, 접지 리드선 길이 등은 명시하고 있지 않다.
리드선 길이 변화에 따라 종단접속함 도체와 피뢰기 리드선에 발생하는 과전압은 어떻게 변화하는가? 그림 3에서는 리드선 길이 변화에 따라 종단접속함 도체와 피뢰기 리드선에 발생하는 과전압를 비교하여 나타내었다. 그림에서처럼 종단접속함 도체 과전압은 리드선의 길이가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보이며 리드선 길이 10m에서는 640kV로 154kV 기준충격절연강도(BIL)인 750kV에 여유를 보였으나 20m 이상에서는 750kV를 초과하고 있다. 이는 피뢰기 리드선 증가에 따라 임피던스가 상승하면서 발생되는 전압강하가 커지기 때문이며 이는 곧 피뢰기 성능저하로 이어지게 된다.
피뢰기 접지 리드선이 길 경우 혼합송전선로에서 어떤 문제점이 발생하는가? 피뢰기 접지 리드선이 길어 질 경우 리드선의 임피던스에 의한 전압강하에 의해 피뢰기 동작 성능이 저하되는 것은 이미 잘 알려진 사실이므로 피뢰기 접지 리드선의 길이가 길어 질 경우 혼합송전선로에서 낙뢰에 의한 지중케이블 및 접속함의 고장 가능성은 매우 높을 수밖에 없다. 따라서 종단접속함 피뢰기 성능에 따른 지중케이블의 절연파괴 가능성을 재검토하고 이에 대한 보호대책을 수립하는 것이 매우 시급하다[4].
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참고문헌 (7)

  1. Cigre-Korea, "Underground Cable System Engineering" April 2014 

  2. KEPCO, "Underground Transmission Cable System", December 2012 

  3. KEPCO, "Underground Design Standard DS-6410(Cable head), September 2013 

  4. Kwak, joosik et at., "Analysis of Lightning observed by KEPCO Lightning Detection Network, 2015 KIEE Annual Summer Conference Proceedings, July 2015 

  5. KEPRI Final Report, "Determination Applied Standards for 345kV & 154kV Gapless Surge Arresters(Final Report), Feb. 2000 

  6. KEPCO, "Substation Design Standard DS-2531 (Selection of Lightning Arrester), June 2008 

  7. ABB, "Surge Arresters - Buyer's Guide", 2008. 

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