NGR(Neutral Grounding Resistor)은 무엇인가요?
NGR(Neutral Grounding Resistor, 중성선 접지 저항기)은 전력 시스템에서 중성선과 접지 간의 연결을 통해서 접지 경로에 저항을 두어 고장 전류를 안전한 수준으로 줄여 장비 손상을 방지하고 전기 화재나 감전의 위험을 최소화하는 역할을 하며 NGR의 작동 원리는 다음과 같습니다.
1. 고장 발생 시 전류 제한 고장 상황:
전력 시스템에서 단선 고장(예: 중성선과 접지 간의 단락)이 발생하면, 고장 전류가 흐르게 됩니다. 이때 NGR은 중성선과 접지 간의 저항 역할을 하여 고장 전류의 크기를 제한합니다. NGR은 저항을 통해 고장 전류의 흐름을 제한함으로써, 변압기, 발전기 및 기타 전력 시스템의 다른 장비에 가해지는 스트레스를 줄이고, 과도한 전류로 인한 손상을 방지합니다.
2. 전압 안정성 유지 전압 상승 방지:
고장 발생 시 중성선의 전압이 상승할 수 있습니다. NGR은 중성선과 접지 간의 연결을 통해 전압 상승을 제한하고, 고장 전류를 제어함으로써 작업자의 감전 위험을 줄이고, 아크 플래시 사고 가능성을 최소화 합니다.
3. 고장 감지 및 보호 고장 감지:
NGR은 고장 전류를 제한함으로써, 시스템의 보호 장치(예: 차단기)가 고장을 감지하고 신속하게 작동할 수 있도록 해주며, 고장 발생 시 장비의 손상을 최소화합니다.
4. 접지 전압 관리 접지 전압 안정화:
NGR은 지락 시 갑작스러운 전압 변동을 방지하고 시스템이 연속적인 작동을 할 수 있도록 하여 안정성을 유지합니다. 또한, 고장 전류를 제한함으로써 전기 부품에 가해지는 열적 및 기계적 스트레스를 줄여 장비 수명을 연장합니다.
NGR(Neutral Grounding Resistor)은 어떻게 구성되고 작동하나요?
시스템 구성
: 접지된 전기 시스템에서는 변압기나 발전기의 중성점이 중성점(Neutral point) 접지 저항기(NGR)를 통해 접지와 연결됩니다.
정상 작동시
: 정상 상태에서는 전류가 상 도체를 통해 흐르고, 중성점은 접지 전위에 가깝거나 그와 동일한 상태를 유지합니다.
지락 사고 발생 시
: 지락 사고(예: 상 도체가 접지와 접촉)가 발생하면 전류가 고장 경로와 중성점 접지 저항기를 통해 흐르게 됩니다.
전류 제한
: NGR은 고장 전류를 시스템의 정격 부하 전류의 5~10%로 제한하여 위험한 수준으로 상승하지 않도록 합니다.
고장 탐지
: 제한된 고장 전류는 계전기나 차단기 같은 보호 장치를 작동시켜 고장을 격리하고 시스템을 보호할 수 있도록 충분합니다.
GTR(Grounding Transformer) 은 무엇인가요?
GTR (Grounding Transformer)은 전력 시스템의 안전성과 신뢰성을 개선하는 데 중요한 역할을 합니다. 특히 중성점이 없는 3상 시스템에서 지락 결함을 효과적으로 관리하고, 전체 시스템의 성능을 향상시키는 역할을 합니다.
접지 변압기(Grounding Transformer)와 그 역할
접지 변압기는 Ungrounded three-phase systems(접지되지 않은 삼상 전력 시스템)에 접지된 Neutral Point(중성점)을 제공하는 데 사용되는 보조 변압기입니다. (예 delta-connected and ungrounded wye systems)
이러한 시스템에서 접지 변압기는 고장 전류를 위한 경로를 만들어 시스템의 안정성과 안전성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.
1. 접지 변압기의 필요성
비접지 시스템의 문제점:
비접지 삼상 시스템에서 Line-to-Ground Fault(단선-대지 고장)가 발생하면, 고장 전류가 흐를 수 있는 접지 경로가 없기 때문에 Zero Sequence고장 전류가 흐르지 못합니다. 이 경우, 고장이 발생하지 않은 두 상의 전압이 정상 전압의 루트3 배(약 173%)로 상승하여 변압기와 기타 장비의 절연을 과도하게 스트레스 상태로 만듭니다. 또한, 낙뢰나 서지에 의해 발생하는 과전압 스파이크는 MOV(Metal Oxide Varistor)와 같은 반도체 소자를 손상시킬 수 있습니다.
접지 변압기의 역할:
접지 변압기는 고장 전류가 흐를 수 있는 접지 경로를 만들어 과전압 스파이크 및 반도체 소자 손상을 방지하며 이를 통해 시스템의 안정성을 유지하고 장비 손상을 예방합니다.
접지 변압기의 주요 기능
1. 중성점 연결 제공:
접지되지 않은 삼상 시스템에 인위적인 중성점을 생성하여, 상-중성점 부하를 연결할 수 있도록 합니다.
2. 고장 전류 경로 제공:
단선-대지 고장이 발생할 경우, 제로 시퀀스 고장 전류가 흐를 수 있는 경로를 만들어 줍니다.
3. 삼고조파(Triple Harmonics) 처리:
비접지 변압기가 활성화될 때 발생하는 여자 전류에 의해 생성되는 삼고조파 전류의 경로를 만들어 줍니다.
4. 중성점 전위 안정화:
중성점과 대지를 저임피던스 경로로 연결하여 중성점을 대지 전위에 가깝게 유지합니다.
5. 과도 과전압 보호:
재점화된 지락 고장으로 인해 발생하는 과도 과전압으로부터 장비를 보호합니다.
6. 접지 변압기의 설계 및 구성 구성 방식:
- Zig-zag Connections: 제로 시퀀스 전류에 대해 낮은 임피던스를 제공하며, 정상 부하 전류에는 높은 임피던스를 유지합니다.
- Wye - Deta Connections: 1차측 와이 연결과 2차측 델타 연결을 통해 접지를 형성합니다.
효율적인 작동을 위해 규소 강판 코어와 구리 또는 알루미늄 권선을 사용합니다. 단기적인 고장 전류를 처리할 수 있도록 설계되며, 일반적으로 36kV까지의 1차 전압과 최대 300kVA의 용량을 가집니다.
