서지보호설비
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Surge의 개념 및 발생 원인
서지 (Surge)의 개념
IEC의 정의에 의하면, 서지 (Surge)란 Line 또는 회로를 따라서 전달되며, 급속히 증가하고 서서히 감소하는 특성을 지닌 전기적 전류, 전압, 또는 전력의 과도파형입니다.
(IEC IEV 161 - 02 - 01)
비가 내리고 번개가 치는 날이면 정전이 되거나 인터넷과 전화가 불통되는 사고가 종종 발생합니다. 또한 전등이나 전기기계 스위치를 켤 때 오디오 음이 찌그러들거나 TV 화면이 떨리는데 이는 서지 (Surge) 때문입니다.
서지 (Surge)의 발생 원인
자연현상에 의한 Surge
1) 직격뢰 (Direct Strike)
낙뢰가 구조물, 장비, 전력선 등에 직접 뇌격하는 것으로 약 20kV 이상의 전압과 수 kA ~ 300kA 이상의 과전류가 발생합니다
.
2) 간접뢰 (Indirect Lightning)
송전, 통신선로에 뇌격하여 선로를 통하여 Surge가 전도되는 것으로 발생빈도가 가장 많으며, 6,000V 이상의 매우 큰
에너지를 갖고 있어 이에 의한 피해가 가장 많고 큽니다.
3) 유도뢰 (Inducement Lightning)
낙뢰지점 인근대지에 매설된 전원선, 통신선, 금속파이프 등 도체를 통하여 유도되는 고전압 고전류의 유입으로 인하여
접지전위의 급상승으로 Surge가 발생합니다.
4) 방전 (Bound Change)
지상과 구름, 구름 내, 구름과 구름 사이의 방전으로 유도된 전하가 전력선, 금속체 또는 지표로 흘러 장비를 손상시킵니다.
개폐 및 기동에 의한 Surge
변전소에서 고압전력 공급선을 스위칭할 때 최고 6,000V, 분전함 주 전원 스위치를 작동할 때는 최고 3,000V의 개폐 서지가 유입될 수 있습니다. 중장비 시동 때도 최고 3,000V의 전압 임펄스가 발생됩니다. 이 외에 주위에서 아크용접기, 컴프레서, 진공청소기, 사무기기 등을 사용할 때도 400 ~ 1,000V의 임펄스와 노이즈가 발생합니다. 
서지 (Surge)에 의한 피해
내전압의 약화
소형, 경량화, 다기능화 반도체소자 (IC)의 적용 : 100 V 이하의 다양한 정보통신기기의 증가로 인하여 서지로 인한 피해기기들은 점점 늘어가고 있는 추세입니다.
시스템의 네트워크
대부분의 건물에서 네트워크 설비의 증가로 인하여 건물 내에 서지발생시 네트워크로 연결된 모든 장비 피해를 가져다 줍니다.
Surge / Noise 발생기기의 증가
1) 스위칭 전력변화기기 급증
2) 유도부하 의 증가
3) DC 부하의 충전 및 방전 현상
낙뢰발생의 증가
최근 기상이변으로 뇌우일수 증가추세에 있으며 (20년 평균 IKL = 11일, 최근 4년간 31일) 우리나라가
아열대 기후화 됨에 따라 앞으로 낙뢰는 더 증가할 것으로 보이며, 뇌격전류의 크기도 커질 것으로
예상되어집니다.
장해 양상
화재, 파손, 오 동작, 무인설비의 리셋, 제품 제작 불량률 증가 (반도체 부품)의 장해양상을 띱니다.
Surge의 유입경로
뇌방전 현상에 의해 뇌서지가 최종적으로 전기 및 전자장비에 유입되는 경로는 크게 세 가지로 구분됩니다.
직격뢰 (Direct Lightning)
낙뢰가 지상의 구조물, 전자장비의 안테나, 가스관 또는 급수관 등에 직접 떨어지는 현상으로서 뇌방전 에너지 전체가 유입됨으로써 극심한 파괴력을 동반합니다. 일반적으로 뇌격전류의 진행회로 주변의 전기 기기나 전자장비 등은 손상을 입게 되며, 화재발생의 위험성도 높습니다.
간접뢰 (Indirect Lightning)
낙뢰가 장비를 포함하고 있는 건축물로 인입되는 전력선 또는 신호 / 통신회로에 건축물로부터 어느 정도 떨어진 거리에 유입되는 경우로서 뇌방전 에너지가 외부 인입선을 따라 장비로 유입됩니다. 많은 경우의 뇌서지가 이러한 경로로 유입됩니다.
유도뢰 (Induced Lightning)
낙뢰가 건물의 피뢰침에 낙뢰시 또는 지상건축물 주변의 나무나 지표에 떨어지거나 근거리에서 뇌운간의 방전시 나타나는 현상으로서 건물 내로 인입되는 전력선 또는 통신 / 신호선로에 뇌방전 에너지가 유도되어 장비로 유입됩니다.
서지 (Surge)