전력계통에서 중성점 접지방식은 송전 방식에서 변압기의 Y결선 3상 중성점을 접지하는 방법으로, 전력계통의 안전성과 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다. 이를 통해 계통의 지락 사고 시 발생하는 이상전압을 효과적으로 제어할 수 있습니다.
1. 계통 접지방식의 종류
계통 접지방식은 중성점 접지 임피던스에 따라 다음과 같이 분류됩니다.
직접접지:ZN = 0비접지:ZN = ∞저항접지:ZN = R소호리액터 접지:ZN = ωL
이 중, 접지 방식의 선택은 전력 계통의 특성과 안전성 요구 사항에 따라 결정됩니다.
2. 유효접지계통
유효접지계통은 지락 사고 시 건전상의 전압 상승이 선간전압의 80% 이하로 제한되는 접지방식을 의미합니다. 이를 만족하기 위한 조건은 다음과 같습니다.
R₀ ≤ X₁X₀ ≤ 3X₁
여기서:
R₀: 영상 회로저항X₁: 정상 리액턴스X₀: 영상 리액턴스
유효접지 방식은 주로 직접접지 방식에서 구현됩니다. 유효접지계통의 장점으로는 지락 사고 시 건전상의 대지전위 상승이 적어 송전선로 및 기기의 절연레벨을 낮출 수 있어 경제적입니다. 그러나 지락 시 발생하는 지락전류가 크기 때문에 설비의 열적 손상 및 통신선에 유도장애를 일으킬 수 있다는 단점도 있습니다.
3. 비유효접지계통
비유효접지계통은 지락 사고 시 건전상의 전압 상승이 상용선간전압의 80%를 초과하는 접지방식을 의미합니다. 주요 방식은 다음과 같습니다.
비접지:ZN = ∞저항접지:ZN = RN소호리액터 접지:ZN = ωL
각 방식의 특징은 다음과 같습니다.
3-1. 비접지 방식:
Ig = IC = j3ωCSE
여기서:
Ig: 1선 지락전류IC: 충전전류CS: 선로의 1상당 대지정전용량
비접지 방식은 영상전압(V0)과 지락전류의 방향을 검출하여 지락 사고를 판별합니다.
3-2. 저항접지 방식:
Ig = (j3ωCS + 1/R)E
여기서 저항접지는 지락전류의 크기에 따라 저저항 접지와 고저항 접지로 나뉩니다.
Ig ≥ 200A:저저항 접지Ig ≤ 100A:고저항 접지
3-3. 소호리액터 접지 방식:
소호리액터 접지 방식은 리액턴스에 의해 지락전류를 제한합니다. 이는 주로 지락 아크를 소멸시키는 데 유용합니다.