서지란 무엇이며, 발생 및 위험은 무엇입니까?
서지
이름에서 알 수 있듯이 정상 작동 전압을 초과하는 순간적인 과전압을 과도 펄스 전압, 과도 과전류, 서지 또는 서지 등이라고 합니다. a 회로에서 발생하는 짧은 전류 또는 전압 변동으로, 일반적으로 약 100만분의 1초 동안 지속되는 격렬한 펄스입니다.
220V 회로 시스템에서 순간(100만분의 1초) 동안 지속되는 5KV 또는 10KV의 전압 변동은 서지 또는 과도 과전류입니다.
서지는 전력망 출력 전압의 실효값이 정격값 110보다 큰 전압 변화를 의미하며 지속 시간은 1주기(20ms)에서 여러 주기까지 다양합니다.
1. 서지 발생
외부 서지와 내부 서지의 두 가지 유형이 있습니다.
외부 서지: 주요 소스는 번개입니다.
1. 번개 서지 과전압
번개로 인한 서지는 번개 방전 중에 가장 해롭고 위험합니다. 1.5~2KM 범위 내에서는 낙뢰를 중심으로 과전압이 발생할 수 있습니다. 낙뢰로 인한 (외부) 서지는 에너지가 큰 단상 펄스형이 특징이다. 외부 서지의 전압은 몇 마이크로초 내에 수백 볼트에서 20KV까지 빠르게 상승할 수 있으며 상당한 거리에 걸쳐 전송될 수 있습니다. ANSI/IEEE C62.41-1991에 따르면 순간 서지는 최대 20KV, 순간 전류는 최대 10KA까지 가능합니다. 통계에 따르면 시스템 외부의 전력 서지는 주로 번개 및 기타 시스템 영향으로 인해 발생하며 약 20%를 차지합니다.
(1) 유도된 낙뢰 서지 과전압: 낙뢰에 의해 생성된 고속 변화 전자기장과 낙뢰에 의해 방사되는 전기장이 도체에 작용하여 매우 높은 과전압을 유발합니다. 앞쪽 가장자리가 매우 가파르고 빠르게 부식됩니다.
(2) 직접낙뢰 서지 과전압: 전력망에 직접 낙뢰가 발생하는 경우 엄청난 순간 에너지와 극도로 파괴력이 크기 때문에 직접 낙뢰를 보호할 수 있는 장비가 없습니다.
(3) 낙뢰 전도 서지 과전압: 전력망에 연결된 장비마다 과전압에 대한 억제 기능이 다르기 때문에 전도된 과전압 에너지는 라인의 연장 및 약화에 따라 변합니다.
(4) 진동 서지 과전압: 전력선은 인덕터와 동일하며 접지와 근처 금속 물체 사이에 분산된 정전 용량이 있어 TT 및 TN 전원 공급 시스템에서 병렬 공진 회로를 형성합니다. 단일 경우 고주파 구성 요소의 공진으로 인해 위상 대 접지 오류가 발생하는 순간 라인에 높은 과전압이 생성되어 주로 보조 장비가 손상됩니다.
직접 낙뢰는 가장 심각한 사건이며, 특히 낙뢰가 고객 서비스 입구에 가까운 가공 전력선에 부딪힐 경우 더욱 그렇습니다. 이러한 현상이 발생하면 가공 송전선의 전압이 수십만 볼트까지 상승하여 종종 절연 플래시오버가 발생합니다(플래시오버는 고체 절연체 주변의 가스 또는 액체 유전체가 파손될 때 고체 절연체 표면을 따라 방전되는 것입니다). . 전력선에서 낙뢰 전류가 이동하는 거리는 1km 이상이며 낙뢰 지점 근처의 최대 전류는 100kA 이상에 도달할 수 있습니다. 사용자 입구의 저압선 전류는 위상당 5kA~10kA에 달할 수 있습니다. 낙뢰 활동이 빈번한 지역에서는 전력 시설이 1년에 여러 번 직접적인 낙뢰를 겪어 심각한 낙뢰 전류를 유발할 수 있습니다. 지하 전원 케이블을 사용하여 전원을 공급하는 지역이나 번개 활동이 자주 발생하지 않는 지역에서는 위와 같은 현상이 거의 발생하지 않습니다.
전원 서지 방지의 초점은 서지 에너지 중 이 부분을 흡수하고 억제하는 것입니다.
내부 서지: 전력망의 스위칭 동작, 유도성 부하의 시작 및 정지, 전원 공급망 작동 오류 등으로 인해 전력선에 발생하는 과전압이 원인입니다.
작동 서지 과전압
전력계통에서는 차단기 작동, 부하 투입 및 제거, 시스템 고장 등 시스템 내부의 상태 변화로 인해 시스템 매개변수가 변경됩니다. 내부 전자기 에너지 변환 또는 전송 전환 프로세스로 인한 전력 변화로 인해 시스템 내에서 과전압이 발생합니다. 시스템 내 서지는 주로 시스템 내 전기 부하의 영향으로 인해 발생하며 약 80%를 차지합니다.
전력계통에서 발생하는 내부 과전압의 원인은 크게
(1) 대용량 전력부하의 투입 및 제거
(2) 전력부하의 투입 및 제거로 나눌 수 있다. 유도성 부하;
(3) 역률 보상 커패시터 삽입 및 제거
(4) 단락 오류
고전압의 시작 및 중지로 인한 전원 공급 시스템 내의 전력 장비 및 라인 결함, 스위칭 동작 및 주파수 변환 장비의 작동 등은 내부 서지를 유발하고 전기 장비에 악영향을 미칠 수 있습니다. 특히, 컴퓨터나 통신 등의 미세전자장비는 치명적인 영향을 미친다. 영구적인 장비 손상이 발생하지 않더라도 원자력 발전소, 의료 시스템, 대형 공장 자동화 시스템, 증권 거래 시스템, 통신 사무실 스위치, 네트워크 허브 등 시스템의 작동에 이상과 중단이 발생하면 심각한 결과를 초래할 수 있습니다.
연구에 따르면 저전압 전력선 서지의 88%는 에어컨, 엘리베이터, 용접기, 공기 압축기 및 기타 유도 부하와 같은 건물 내부 장비에서 발생하는 것으로 나타났습니다.
2. 서지 현상
현상 측면에서 보면 다음과 같습니다.
1. 플래시오버: 손상된 부분에 뚜렷한 아크 흔적이 남습니다. /p>
2. 코로나: 절연체 표면에 전기 부식 흔적이 뚜렷하고, 부식된 부분의 절연성이 저하됩니다.
3. 회로가 손상되었습니다.
4. 일반 전자 장비 및 가전 제품의 정류기 구성 요소 및 전압 안정화 구성 요소가 손상되었습니다.
5. 접지 오류로 인해 장비가 충전되었습니다. 위상 접지): 장비 위상 간 단락(모터 위상 간 단락)을 유발합니다.
3. 전력 서지의 위험
은 크게 재앙적 위험과 누적 위험의 두 가지 유형으로 나뉩니다.
재앙적 위험: 서지 전압이 장비의 견딜 수 있는 능력을 초과하면 장비가 완전히 파손되거나 수명이 크게 단축됩니다.
모터의 일반적인 절연전압은 정상작동전압의 2배에 1000V를 더한 값이므로 220V 모터의 절연전압은 일반적으로 1500V이다. 전기 서지는 지속적으로 모터의 절연체에 영향을 미쳐 절연체가 파손될 수 있습니다.
누적 위험: 여러 번의 작은 서지가 누적되면 반도체 장치 성능 저하, 장비 고장, 수명 단축이 발생하여 궁극적으로 생산 중단이나 생산성 저하로 이어집니다.
통계에 따르면
중국: 보증 기간 동안 문제가 발생하는 전기 제품의 63%가 전력 서지로 인해 발생합니다.
미국: 다양한 산업 분야의 전력 급증으로 인한 직접적인 손실에는 생산 중단, 시간 손실, 장비 수리, 장비 조기 교체 등이 포함되며, 그 규모는 매년 최대 260억 달러에 이릅니다.
4. 서지 보호
서지 보호는 궁극적으로 배전 시스템 및 전자 장비의 완벽한 보호 목적을 달성하기 위해 단계적으로 구현되어야 합니다. 서지 보호를 계층적으로 구현하는 첫 번째 단계는 서지 환경을 분류하는 것입니다.
서지 환경의 분류는 서지의 강도와 빈도에 따라 결정됩니다. 국제적으로 서지 환경은 일반적으로 세 가지 범주로 나뉩니다.
(1) 범주 C: 실외 및 수신 라인의 주 스위치를 말하며 이러한 위치에서는 강한 낙뢰 서지가 발생하기 쉽습니다. 포함: 전기 계량기 배전반과의 연결, 건물 사이의 가공선 및 광산에 연결된 지하 케이블
(2) 클래스 B: 클래스 C 환경에 짧은 연결이 있는 위치를 나타냅니다. , 대형 건물의 조명 시스템뿐만 아니라 이러한 위치의 서지는 번개 또는 내부 전기 스위치에 의해 생성될 수 있습니다. 번개에 의해 생성된 서지는 배전선에 의해 감쇠되며 클래스 C 환경의 서지에 비해 이미 감쇠됩니다.
(3) 클래스 A: 실내의 전원 소켓을 말하며 더 긴 배전선의 터미널은 클래스 B에서 지정한 위치에서 10m 이상 떨어진 전원 소켓을 의미합니다. 클래스 C로 지정된 위치에서 20m 이상 떨어진 소켓. 이러한 위치의 서지는 주로 내부 전기 스위치에서 생성되는 서지 전압입니다.
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 권장 사항에 따라 서지 보호는 단계적으로 구현되어야 합니다. 등급 지정 방법은 서지 환경 분류에 해당합니다.
레벨 1 : 집에서 배전반에서는 실외 낙뢰에 의해 발생하는 서지를 제거하고, 큰 서지 에너지가 실내로 유입되는 것을 방지합니다.
두 번째 수준: 배전 시스템의 배전반에서는 두 가지 기능을 갖습니다. 하나는 첫 번째 레벨의 잔류 서지 에너지를 더욱 약화시키기 위한 것이고, 다른 하나는 내부 전기 스위치에 의해 생성된 서지를 제거하는 것입니다.
세 번째 레벨: 민감한 전자 장비의 전원 입구에 설치하여 완벽한 보호로 전자 장비를 제공합니다.
등급별 보호에는 두 가지 목적이 있습니다. 하나는 낙뢰 서지를 점진적으로 감쇠시키는 것이고, 다른 하나는 내부 부하를 켜고 끌 때 발생하는 서지를 제거하는 것입니다.
참조:
1. 급증
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2 , 급증
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