전위상승(EPR)이란 무엇인가? 원인, 영향, 그리고 완화 방법

안녕하세요. 협진이피씨입니다. 오늘은 전위상승에 대해서 알아보겠습니다. 전위상승으로 인한 원인, 영향, 완화 방법에 대해서 조금씩 알아보겠습니다. !! 

 

 

 

전위상승(Earth Potential Rise, EPR)은 전력 시스템에서 중요한 개념으로, 고장이나 비정상적인 상황이 발생하여 대지로 큰 전류가 흐를 때 접지 지점 주변의 대지 전위가 상승하는 현상을 의미합니다.

 

👉대지로 큰 전류가 흐를 때 접지 지점 주변의 대지 전위가 상승하는 이유!!

전위상승(EPR)의 정의

전위상승(EPR)은 전력 시스템에서 대지로 전류가 흐를 때 발생하는 접지 지점의 대지 전위 상승을 나타냅니다. 일반적으로 고장 상황에서 발생하며, 대지로 흐르는 전류의 크기와 접지 시스템의 저항에 따라 EPR의 크기가 결정됩니다. 전류가 접지 지점을 통해 대지로 흐르면서 접지 저항에 의해 전위가 상승하게 되는데, 이 전위 상승은 다양한 안전 문제와 설비 손상을 초래할 수 있습니다.

EPR의 주요 원인

1. 단락 고장

단락 고장은 전력 시스템에서 매우 흔한 고장 형태로, 두 개 이상의 전도체가 직접적으로 연결되어 큰 전류가 흐르는 상황을 의미합니다. 이때 대지로 고장 전류가 흐르게 되면 접지 지점 주변의 전위가 급격히 상승하게 됩니다. 단락 고장은 일반적으로 변압기, 송전선, 배전선 등에서 발생할 수 있습니다.

2. 낙뢰

번개가 전력 설비에 직접적으로 떨어지면 큰 전류가 대지로 흘러가면서 접지 지점의 전위가 상승할 수 있습니다. 낙뢰에 의한 전류는 매우 크기 때문에 순간적으로 높은 전위 상승을 초래합니다.

3. 고장 전류

변압기나 기타 전력 장비의 고장으로 인해 대지로 고장 전류가 흐를 때도 EPR이 발생할 수 있습니다. 특히, 대지로의 고장 전류가 크면 클수록 전위 상승의 정도도 커집니다.

EPR의 영향

1. 감전 위험

EPR로 인한 가장 큰 위험은 감전입니다. 접지 지점 근처의 전위가 상승하면 사람이 그 주변에 있을 경우 전위차로 인해 감전 사고가 발생할 수 있습니다. 이는 특히 변전소, 발전소, 송전선 주변에서 중요한 문제입니다.

2. 장비 손상

전위상승은 전기 및 전자 장비에 손상을 줄 수 있습니다. 특히, 민감한 전자 장비는 고전압에 의해 쉽게 손상될 수 있습니다. 이는 장비의 신뢰성을 저하시키고, 비용이 많이 드는 수리나 교체를 필요로 할 수 있습니다.

3. 통신 장애

EPR로 인해 통신 설비에 전자기적 간섭이 발생할 수 있으며, 이는 통신 장애를 초래할 수 있습니다. 통신 케이블이 전력 케이블과 근접하게 설치된 경우, EPR에 의한 간섭이 더욱 심각해질 수 있습니다.

EPR 완화 방법

1. 접지 시스템 개선

EPR을 완화하는 가장 기본적인 방법은 접지 시스템을 개선하는 것입니다. 접지 저항을 낮추고, 접지 시스템을 강화하여 EPR을 최소화할 수 있습니다. 이는 접지 전극의 수와 크기를 늘리거나, 더 좋은 전도성 물질을 사용하여 달성할 수 있습니다.

2. 균형 잡힌 설계

전력 시스템의 설계를 개선하여 고장 시 발생하는 전류를 효과적으로 분산시키는 방법을 적용할 수 있습니다. 예를 들어, 변전소나 발전소의 접지 시스템을 설계할 때 고장 전류가 한 지점에 집중되지 않도록 하는 것이 중요합니다.

3. 보호 장치 설치

서지 보호기(Surge Protector), 차단기(Breaker) 등의 보호 장치를 설치하여 고장 시 발생하는 과전압과 과전류를 신속하게 차단합니다. 이는 전위 상승으로 인한 장비 손상과 감전 위험을 줄이는 데 효과적입니다.

4. 안전 거리 확보

접지 지점 주변에 안전 거리를 설정하여 사람과 장비를 보호합니다. 예를 들어, 변전소나 발전소 주변에 보호구역을 설정하고, 일반인의 접근을 제한함으로써 감전 사고를 예방할 수 있습니다.

5. 정기적 점검 및 유지보수

접지 시스템의 정기적 점검과 유지보수를 통해 접지 저항을 일정 수준 이하로 유지하는 것이 중요합니다. 이는 접지 시스템의 신뢰성을 높이고, 고장 시 EPR을 최소화하는 데 도움이 됩니다.

6. 적절한 접지 시스템 설계

접지 시스템을 설계할 때, 지역의 지질학적 특성과 기후 조건을 고려해야 합니다. 예를 들어, 토양의 전도성, 습도, 온도 등을 고려하여 최적의 접지 시스템을 설계함으로써 EPR을 최소화할 수 있습니다.

결론

전위상승(EPR)은 전력 시스템에서 발생할 수 있는 중요한 문제로, 고장이나 비정상적인 상황에서 대지로 큰 전류가 흐를 때 접지 지점의 전위가 상승하는 현상을 의미합니다.

 

EPR은 감전 위험, 장비 손상, 통신 장애 등 다양한 문제를 초래할 수 있기 때문에 이를 효과적으로 완화하기 위한 다양한 방법이 필요합니다. 접지 시스템의 개선, 보호 장치의 설치, 정기적인 점검과 유지보수 등은 EPR을 최소화하고 전력 시스템의 안정성과 안전성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다. EPR에 대한 이해와 적절한 대처는 전력 시스템의 설계와 운영에서 필수적입니다.