절연협조(절연계급과 기준충격 절연강도)란 무엇인가?

1. 절연협조(Insulation Coordination)란?

절연협조는 발전소, 변전소, 송·배전선로 등 전력설비 전체의 절연설계를 보호장치와 관련시켜 합리적으로 조정하는 개념입니다.

목적은 설비의 안전성과 경제성을 동시에 확보하는 것입니다.

• 전력계통에서 과전압(낙뢰, 개폐서지 등)으로부터 장비를 보호
• 불필요한 절연비용을 줄이고, 신뢰성 높은 전력공급 유지
• 보호장치(피뢰기 등)와의 협조를 통해 장비 손상 방지

즉, 절연협조는 적절한 절연수준을 결정하여 전력설비를 효율적으로 보호하는 설계 전략입니다.

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2. 절연계급(Insulation Level)과 기준충격 절연강도(BIL)

 

2.1 절연계급(Insulation Level)이란?

• 계통의 전선 및 기기가 갖춰야 할 절연강도를 의미
• 절연계급에 따라 절연강도를 결정하는 기준이 되는 기준충격 절연강도(BIL)를 설정

 

2.2 기준충격 절연강도(BIL, Basic Impulse Insulation Level)

BIL은 계통에서 발생하는 과전압(낙뢰, 개폐서지 등)을 견딜 수 있는 최대 임펄스 전압을 의미합니다.
단위는 kV(킬로볼트)로 표시되며, 일반적으로 1.2 × 50μs의 표준 뇌임펄스 전압파형을 사용하여 측정됩니다.

• 낙뢰 진행파의 크기
• 각 보호장치의 보호능력 고려
• 절연계급과 연계하여 설계됨

 

BIL 공식:

$$BIL=절연계급\times 5+50[kV]$$

예를 들어, 절연계급이 10인 경우:

$$BIL=10\times 5+50=100kV$$

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3. 절연협조와 보호장치의 역할

절연협조 설계에서 가장 중요한 원칙:

• 낙뢰, 개폐서지로부터 전력기기를 보호해야 함
• 피뢰기 보호레벨은 해당 설비의 BIL보다 낮아야 함
• 설비의 절연 강도는 단계적으로 조정해야 함

📌 예시
전력계통에서 보호기기의 동작순서:

1. 선로애자 – 가장 먼저 보호
2. 차단기
3. 변압기
4. 피뢰기 – 최종 보호 역할

이러한 절연협조 설계를 통해 전력설비가 효율적으로 보호되며, 불필요한 손상과 비용을 최소화할 수 있습니다.

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4. 결론

절연협조(Insulation Coordination)는 전력설비의 절연 강도를 체계적으로 조정하여 설비의 신뢰성과 경제성을 최적화하는 과정입니다.

이를 위해 절연계급(Insulation Level)과 기준충격 절연강도(BIL) 개념을 정확히 이해하고, 보호장치와 조화를 이루는 절연설계가 필수적입니다.