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표제지

국문요약

목차

1. 서론 12

1.1. 연구배경 및 목적 12

1.2. 연구의 범위 및 방법 14

2. 저압배전계통 16

2.1. 저압배전계통의 구성 및 특징 16

2.1.1. 수지식 16

2.1.2. 저압뱅킹방식 16

2.1.3. 저압 네트워크 방식 17

2.2. 저압배전계통의 보호장치 17

2.2.1. 과전류 및 단락고장에 대한 보호 17

2.2.2. 지락에 대한 보호 21

2.3. 보호협조 22

2.3.1. 보호협조의 방식 22

2.3.2. 전력설비 보호시스템의 구체적 설명 22

2.3.3. 보호 방식 구분 22

2.4. 서지의 침입 유형 및 피해현황 26

2.4.1. 뇌서지의 침입경로 26

2.4.2. 피해현황 30

3. 접지방식에 의한 배전계통 보호 33

3.1. 접지의 개요 33

3.1.1. 접지의 개요 33

3.1.2. 접지의 필요성 34

3.1.3. 접지의 목적 34

3.1.4. 접지저항 35

3.2. 접지방식의 종류 38

3.2.1. 독립접지 38

3.2.2. 통합접지 40

3.2.3. 메쉬접지 44

3.2.4. 등전위 본딩 45

3.3. 저압계통의 접지종류 53

3.3.1. TN 계통 53

3.3.2. TT 계통 55

3.3.3. IT 계통 56

3.4. 접지방식에 따른 서지보호장치의 적용 58

4. 서지보호효과 분석을 위한 실험 65

4.1. 현재 적용상 문제점 65

4.2. 실험 방법 67

4.3. SPD의 설치위치에 따른 뇌서지 차단특성 68

4.4. 분기회로의 길이가 SPD의 보호효과에 미치는 영향 71

4.5. 접지방식에 따른 SPD 보호효과 77

4.6. 다른 분기회로에 설치된 SPD의 효과 89

4.7. 분기회로 수의 영향 92

5. 결론 96

참고문헌 99

ABSTRACT 100

표목차

표 3.1. 접지종류에 따른 목적과 구분 37

표 3.2. 접지종류별 저항값과 선굵기 38

표 3.3. 독립접지의 이격거리 40

표 4.1. 접지방식별 2차에 유입되는 전류 87

그림목차

그림 2.1. 캐스케이드 차단 19

그림 2.2. 선택차단방식 배치 예 23

그림 2.3. 뇌서지 침입경로 26

그림 2.4. 배전선으로의 역류뢰 27

그림 2.5. 복합적인 뇌서지 침입현상 및 대책 29

그림 2.6. 지역별 낙뢰발생현황 30

그림 2.7. 제어기판 손상 31

그림 2.8. 건축물의 피해 31

그림 2.9. 케이블 소손 32

그림 3.1. 저항구역 36

그림 3.2. 독립접지 39

그림 3.3. 통합 접지 시스템의 개념도 42

그림 3.4. 메쉬 접지의 시공 예 45

그림 3.5. 인체의 안전을 위한 등전위 본딩의 예 49

그림 3.6. 보조 등전위 본딩의 예 51

그림 3.7. 비접지용 국부적 등전위 본딩의 예 52

그림 3.8. TN-S 계통 54

그림 3.9. TN-C 계통 54

그림 3.10. TN-C-S 계통 55

그림 3.11. TT 계통 56

그림 3.12. IT 계통 57

그림 3.13. 접속 방식 1 59

그림 3.14. 접속 방식 2 59

그림 3.15. TN 접지 방식에서 SPD 설치 방법 60

그림 3.16. 접속 방식-1의 SPD 설치 방법 61

그림 3.17. TT 접지 방식에서 SPD 설치방법(SPD 전단의 RCD설치) 62

그림 3.18. TT 접지 방식에서 SPD 설치 방법(SPD 후단의 RCD 설치) 63

그림 3.19. IT 접지 방식에서 SPD 설치 방법 64

그림 4.1. 분전반 결선도의 실제 예 65

그림 4.2. SPD를 설치하는 위치의 영향을 평가하기 위한 실험회로 68

그림 4.3. 임펄스 기본파형 69

그림 4.4. 전원에만 SPD를 설치한 경우의 전압파형 69

그림 4.5. 전원과 부하측에 SPD를 설치한 경우의 전압파형 70

그림 4.6. 분기회로 길이의 영향을 분석하기 위한 실험 회로도 71

그림 4.7. 분기회로의 길이에 따른 뇌서지 전압의 파형(5[m]) 72

그림 4.8. 분기회로의 길이에 따른 뇌서지 전압의 파형(10[m]) 73

그림 4.9. 분기회로의 길이에 따른 뇌서지 전압의 파형(15[m]) 74

그림 4.10. 분기회로의 길이에 따른 뇌서지 전압의 파형(20[m]) 75

그림 4.11. SPD접지방식의 영향에 대한 실험회로 78

그림 4.12. 접지방식별 SPD의 전압과 전류의 파형(1[Ω]) 79

그림 4.13. 접지방식별 SPD의 전압과 전류의 파형(5[Ω]) 80

그림 4.14. 접지방식별 SPD의 전압과 전류의 파형(10[Ω]) 81

그림 4.15. 접지방식별 SPD의 전압과 전류의 파형(25[Ω]) 82

그림 4.16. 접지방식별 SPD의 전압과 전류의 파형(50[Ω]) 83

그림 4.17. 접지방식별 SPD의 전압과 전류의 파형(100[Ω]) 84

그림 4.18. 접지방식별 SPD의 전압과 전류의 파형(200[Ω]) 85

그림 4.19. 접지방식별 SPD의 전압과 전류의 파형(500[Ω]) 86

그림 4.20. 접지방식별 서지전류의 이행률 88

그림 4.21. 실험회로도 89

그림 4.22. SPD가 설치된 분기회로의 전압파형 90

그림 4.23. SPD가 설치되지 않은 분기회로의 전압파형 91

그림 4.24. 분기회로의 수가 서지 전파에 미치는 영향을 평가하기 위한 실험회로 92

그림 4.25. 분기회로의 수가 1개일 경우의 전압파형 93

그림 4.26. 분기회로의 수가 2개일 경우의 전압파형 93

그림 4.27. 분기회로의 수가 3개일 경우의 전압파형 94

그림 4.28. 분기회로의 수가 4개일 경우의 전압파형 94

초록보기

오늘날의 산업현장은 정보화 및 무인자동화가 진점됨에 따라 유,무선 정보통신망이 중요한 시스템으로 되었고, 생성되는 모든 정보를 원거리에서 일괄적으로 통합하여 수집·분석하기 위한 시스템의 구축에 많은 비용을 투자한다. 이와 같은 시스템의 운영에 있어 서지로 인한 정보통신 장비의 손상은 설비의 운영 및 유지관리에 상당한 영향을 미치며, 서지로 인한 직·간접적인 영향은 전자기기의 피해를 발생시킨다.

이들 회로망에 접속되어 있는 최신 전자기기는 서지에 대한 내전압 특성이 매우 낮은 소형/고속 반도체 소자로 구성되어 있음으로 뇌서지 전압에 매우 취약하고 또한 고장의 파급효과도 대단히 크기 때문에 신뢰성이 있고 합리적인 뇌서지 보호장치의 설치 기법을 구현하는 것은 매우 중요한 과제이다.

본 연구에서는 저압배전계통의 뇌서지에 대한 효과적인 보호대책을 정립할 목적으로 저압배전선로로 침입하는 뇌서지들의 침입양상에 관련하여 실험 자료를 수집하고, 실 설계에서의 서지보호장치(S.P.D : Surge Protective Device)의 효율적인 설치를 구현하는 설치기법에 대하여 연구하였다. 뇌서지의 전파양상과 전자기기의 피해원인을 분석하고 서지보호장치의 접지저항, 접지방식 및 공통접지선의 시설방법이 정보통신설비와 저압배전계통에 미치는 영향을 평가하였다.

또한, 현재 뇌서지에 대하여 전문지식을 가지고 있지 않은 대다수의 설계자들의 설계기준에 의하여 건축물에 적용되고 있는 서지보호장치의 설치 위치와 설치 방법에 대한 기준을 각각의 실험자료를 통하여 가장 효율적인 대안을 제시하였다. SPD의 보호효과는 전원계통의 접지방식, 분기회로의 수와 길이, 설치위치, 접지선의 배선방식 등 여러 가지 요인에 의하여 크게 변화하므로 SPD를 설치할 때 이들 요인을 충분히 고려해야 한다.

본 연구를 통하여 뇌서지로부터 효과적으로 보호받을 수 있는 SPD의 설치와 보호효과를 제고시키는 기본 기술과 합리적인 설치기법을 제안하였다.

이에 대한 효과적인 보호기술의 적용은 서지에 의한 건축물의 부하설비의 신뢰도 향상은 물론이고 경제적 이득도 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

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