전기용어 : 서지, 뇌서지, 개폐서지, 서지대책방안, SPD(SURGE PROTECTIVE DEVICE, SURGE BOX)

 

 

서지(Surge) 란?

서지의 대분류 전기/전자 회로, 전기기기 또는 계통의 운전 중에 제어, 개폐조작 또는 뇌 방전에 의해서 과도적으로 발생하여 진행하는 과전압 또는 과전류 - KS 규격

 

정의 : 뇌전자계 임펄스에 의해 발생한 과전압 또는 과전류로서 나타나는 일시적인 파동

 

- 서지 종류 : 뇌서지, 개폐 서지

 

서지의 유입경로

① 뇌서지 (lightning Surge)

② 예비절연 파괴 (preliminary breakdown)

③ 계단상 리더 (stepped leader)

④ 부착과정 (attachment process)

⑤ 제1 귀환 뇌격전류 (first return stroke current), 후속 귀환 뇌격 전류 (subsequent return stroke current)

⑥ 다트 리더 (dart leader)

 

 

- 서지대책 오류에 의한 피해 양상

① SPD가 설치되지 않은 경로로 서지가 유입하는 경우 부하기기 소손

② SPD가 열화 되어 보호기능이 상실된 이후에, SPD 교체 등의 유지보수가 이루어지기 전에 후속 서지가 유입한 경우 SPD와 부하기기의 동시 소손

③ 적절한 위치에 SPD가 설치되었지만, 부하의 내성이 부족한 경우 부하기기 소손 (기기의 설치 환경에 따라 통신기기는 전자파보호기준에 의한 전자파 적합등록기준에 만족하여야 함.)

④ 직격뢰가 전원 또는 통신선로에 직접 유입된 경우. ( 직격 되는 피뢰침에 의해 1차적으로 50% 이상 대지로 방류되어야 함.)

⑤ 계통사고에 의한 교류 과전압이 유입된 경우 SPD와 부하기기 동시 소손.

⑥ 기기 자체의 절연불량인 경우 (부하기기의 정상시 유지관리가 우선되어야 함.)

 

관련법규

 

① 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제20 조 (피뢰설비) 대상 : 낙뢰의 우려가 있는 건축물, 높이 20m 이상의 건축물, 공작물 1. 피뢰설비는 한국산업표준이 정하는 피뢰레벨 등급에 적합한 피뢰설비일 것. 다만, 위험물저장 및 처리시설에 설치하는 피뢰설비는 한국산업표 준이 정하는 피뢰시스템레벨 Ⅱ 이상이어야 한다. 2. 돌침은 건축물의 맨 윗부분으로부터 25센티미터 이상 돌출시켜 설치하되, 「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」 제9조에 따른 설계하중에 견 딜 수 있는 구조일 것. 3. 피뢰설비의 재료는 최소 단면적이 피복이 없는 동선을 기준으로 수뇌부, 인하도선 및 접지극은 50 제곱밀리미터 이상이거나 이와 동등 이상의 성능을 갖출 것. 4. 피뢰설비의 인하도선을 대신하여 철골조의 철골구조물과 철근콘크리트조의 철근구조체 등을 사용하는 경우에는 전기적 연속성이 보장될 것. 이 경우 전기적 연속성이 있다고 판단되기 위하여는 건축물 금속 구조체의 최상단부와 지표레벨 사이의 전기저항이 0.2옴 이하이어야 한다. 5. 측면 낙뢰를 방지하기 위하여 높이가 60미터를 초과하는 건축물 등에는 지면에서 건축물 높이의 5분의 4가 되는 지점부터 최상단 부분까지의 측 면에 수뇌부를 설치하여야 하며, 지표레벨에서 최상단부의 높이가 150미터를 초과하는 건축물은 120미터 지점부터 최상단부분까지의 측면 에 수뢰부를 설치할 것. 다만, 건축물의 외벽이 금속부재(部材)로 마감되고, 금속부재 상호 간에 제4호 후단에 적합한 전기적 연속성이 보장되며 피뢰시스템레벨 등급에 적합하게 설치하여 인하도선에 연결한 경우에는 측면 수뇌부가 설치된 것으로 본다. 6. 접지(接地)는 환경오염을 일으킬 수 있는 시공방법이나 화학 첨가물 등을 사용하지 아니할 것. 7. 급수·급탕·난방·가스 등을 공급하기 위하여 건축물에 설치하는 금속배관 및 금속재 설비는 전위(電位)가 균등하게 이루어지도록 전기적으로 접 속할 것. 8. 전기설비의 접지계통과 건축물의 피뢰설비 및 통신설비 등의 접지극을 공용하는 통합접지공사를 하는 경 우에는 낙뢰 등으로 인한 과전압으로부터 전기설비 등을 보호하기 위하여 한국산업표준에 적합한 서지보 호장치(SPD)를 설치할 것. (2010.11.5 개정) -> KS C IEC 61643-11, 61643-12, KS C IEC 60364-5-53 9. 그 밖에 피뢰설비와 관련한 사항은 한국산업표준에 적합하게 설치할 것. (2006.02.13 개정) -> KS C IEC 62305

 

② 전기설비기술기준 판단기준 제18조 ( 접지공사의 종류) 지식경제부 고시 2010-1호 (입법고시 : 2010. 1. 8. 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 일부 개정) 산업통상자원부 고시 2016-34호 (개정공고 : 2016 1. 29) 제 ⑦ 항 전기설비의 접지계통과 건축물의 피뢰설비 및 통신설비 등의 접지극을 공용하는 통합접지 (국부접 지계통의 상호접속으로 구성되는 그 국부접지계통의 근접구역에서는 위험한 접촉전압이 발생하지 않도록 하는 등가 접지계통) 공사를 할 수 있다. 이 경우 제6항의 규정을 따르며, 낙뢰 등에 의한 과전압으로부터 전기설비 등을 보호하기 위해 KS C IEC 60364-5-53-534 (534. 과전압 보호 장치) 또는 한국전기기술기준위원회 기술지침 KECG 9102-2015에 따라 서지보호장치(SPD)를 설치하여야 한다. 제 ⑧ 항 제7항의 서지보호장치(SPD)는 KS C IEC 61643-11에 적합한 것이어야 한다.

뇌서지 대책 (Surge Protection)

뇌서지 대책설비의 종류 : 피뢰침, 전원용 SPD, 통신용 SPD, 접지, 본딩 등 직격뢰는 피뢰침과 접지계통을 통해 방류되며, 보호대상 기기와 이격 설치되어야 함. 뇌서지(유도뢰, 간접뢰)의 70~80%는 전원경로를 통해 유입되며, 전원용 SPD와 접지를 통해 방류. 뇌서지(유도뢰, 간접뢰)의 20~30%는 통신, 제어, 신호계통을 통해 유입되며, SPD와 접지를 통해 방류.

 

 

SPD(SURGE PROTECTIVE DEVICE), SURGE BOX

❍ Surge : 전기/전자 회로, 전기기기 또는 계통의 운전 중에 제어, 개폐 조작 또는 뇌 방전에 의해서 과도적으로 발생하여 진행하는 과전압 또는 과전류

❍ SPD(Surge Protective Device) : 건축물 배전반 내 전력선 및 통신선 보호 장치

❍ Uc : 최대연속사용전압(Maximum Continuous Operating Votage) SPD가 동작되는 최고전압으로 2호선 설치된 모델은 320[V]임

❍ Up : 전압보호레벨(Voltage Protective Level Up) 2호선 설치 모델은 2[kV]