Re:2.절연협조와 관련하여 기준충격절연강도 (BIL)을 설명하고 변압기의 BIL 을 기술하시오

[강신환]

전력설비 절연설계의 기본적인 방향

가. 절연설계의 기본적 방향

변전설비등 전력계통의 각종기기(애자포함) 등의 절연내력을 모든 이상전압에 견디도록 설계한다는 것은 경제적으로 곤란하다.
이상전압은 외부 이상전압(직접뢰, 유도뢰)과 내부 이상전압 (과도이상전압, 지속성 이상전압)으로 구분되며,
따라서 전력설비 절연설계의 기본대책은 외부 이상전압에 대한 방호장치를 설치하여 이상전압에 대한 파고치를 저감(피뢰기 제한전압)시키고,
그것에 대하여 어느 정도 여유를 가진 절연강도를 정하고 피뢰기의 원,근에 따라 합리적인 격차를 두어 계통 전체로서 정연한 하나의 절연체계를 갖도록 하고 있으며,
이것을 전력계통의 절연협조라고 한다.

나. 이상전압의 종류별 대책 

1. 외부뢰에 대한 대책

• 직격뢰

  직격뢰를 받을 수 있는 전력설비에 대하여 가공지선 등 피뢰설비를 시설하고 이를 다중접지하여 접지저항을 극력 저하시킨 후 직격뢰의 전력설비로의 침입을 방지한다.
   

• 유도뢰

  전력설비에 유입될 수 있는 가공선로의 인입점 등에는 피뢰기를 적정하게 설치하여 내습하는 유도뢰의 파고치를 일정레벨(피뢰기의 제한전압) 이하로 떨어뜨려 전력설비의 이상전압의 파고치를 일정하게 제한한다.  

2. 전력설비 시설물에 대한 대책

• 외부뢰에 대한 대책이 강구되어 외부 이상전압이 일정하게 되므로 계통전압에 대하여 정해진 기준충격 절연강도(BIL)에 적합하게 설계하는 것으로 절연설계에 임할 수 있다.
  

3. 개폐서지,상용주파 과전압

• 계통의 절연(BIL)에 의해 보호.

4. 절연협조

피뢰기의 제한 전압을 기본으로 하여 이것에 어떤 여유를 준 기준 충격절연강도(BIL)를 설정하여 각 기기의 절연강도를 그 이상으로 유지함과 동시에 기기 상호간의 관계를 가장 경제적이고 합리적으로 결정하는 것.

기준 충격 절연강도와 각 기기의 절연내력은 계통의 이상전압의 파고 값, 보호장치의 보호능력, 기기의 중요도, 보수,실험 등을 충분히 고려하여 정해진다.

 참고 : 단절연 전졀연 균등절연 저감절연.절연협조.

5. 전력설비의 종류별 절연대책 

전력설비의 종류	대책
옥외애자 애관류	오손성능에 대해 1선지락시의 건전상 전압에 견딜 것. 습도,습윤을 고려하여 동일 BIL에서 시험조건을 바꿔서 절연격차를 둔다.
전위변성기 결합콘덴서	정격 BIL의 120% 정도로 한다.
변압기 중성점의 절연내력	계통의 공칭전압별 기준 BIL을 적용하고 비 유효접지계통의 경우에는 중성점에 피뢰기를 설치한다.
모선의 절연	대지간 도체와 대지간의 섬락특성을 상회하는 정격기준  BIL 상간 정격 BIL의 150% 정도로 한다. 전자력에 의한 횡진을 고려하여 최소절연간격 유지
제어,통신회로, 소 내 전등회로 등	차폐 또는 피뢰기 설치

다. 기기의 절연강도 

1. 기준충격 절연강도 BIL(Basic Impulse Insulation Level)

기기절연을 표준화하고 통일된 절연체계를 구성한다는 목적으로 절연계급을 설정하고 각 절연계급에 대응해서 제정한 기준 충격 절연강도를 말하며, 일반적으로 피뢰기 제한전압의 20~50% 증가로 설치한다.(변압기 절연의 BIL과 동일하게 된다)
즉, 기기의 충격 절연강도의 보증치로서 이의 80% 이하의 전압이라면 반복해서 인가해도 오랜세월을 견딜 수 있다는 보증치.

2. 충격파 표준형은 1.0×40㎲, 1.2×50㎲(한국에서 적용) 등이 있다.

[표] 전력기기의 종류별 절연강도(BIL)

정격전압㎸		3.3	6.6	22
유입변압기	절연계급 A	45	60	150
	절연계급 B	30	45	125
건식 변압기		25	35	95
고압 전동기	상용주파 내 전압	7.6	14.2	-
	충격파 내 전압	13.6	25.2	-

• A레벨 : 표준레벨
• B레벨 : 저 레벨, 뇌서지 침입빈도가 적을 때