개폐서지와 이상전압 대책

이상전압은 원인에 따라 둘로 나눈다. 번개처럼 계통 바깥에서 오는 것(직격뢰)이 외부적 원인이고, 선로의 개폐, 아크 접지, 선로의 이상 상태처럼 계통 안에서 생기는 것이 내부적 원인이다. 아크 접지는 지락 때 아크가 꺼졌다 다시 붙기를 되풀이하며 이상전압을 만드는 현상이다.

내부 이상전압 가운데 가장 크게 올라가는 경우는 무부하 선로의 충전전류를 차단할 때이다. 충전전류는 부하가 없어도 전선과 대지 사이의 정전용량 때문에 흐르는 진상 전류이다. 이 전류를 차단기로 끊은 뒤 접점 사이에서 아크가 다시 생기는 재점호가 일어나고 그것이 되풀이되면 전압이 점점 높아진다.

다른 경우와 비교하면 이렇다. 무부하 송전선로를 폐로(투입)할 때도 개폐서지가 생기지만 충전전류를 끊을 때 재점호로 생기는 이상전압보다 작다. 부하 송전선로를 폐로하거나 개로할 때 생기는 이상전압도 무부하 선로를 개로할 때보다 작다. 내부 이상전압 가운데 유도성 소전류 차단시는 변압기 여자전류처럼 작은 뒤진 전류를 끊을 때 생기는 이상전압이다. 수차발전기의 부하 차단시는 부하를 끊으면 속도가 올라 전압이 높아지는 경우이다. 송전선로의 부하 차단기 투입시는 차단기를 닫는 순간에 생기는 개폐 이상전압이다. 이 셋은 가장 큰 경우가 아니며, 가장 큰 경우로 꼽는 것은 무부하 선로 충전전류 차단시이다.

개폐서지를 줄이는 장치가 개폐 저항기이다. 차단기 접점에 병렬로 넣은 저항으로, 접점이 열릴 때 전류가 먼저 저항을 거쳐 줄어든 뒤 완전히 차단되게 하고 서지 에너지를 저항에서 소비시켜 이상전압을 낮춘다. 접점이 완전히 열린 뒤에는 이 저항이 회로에서 분리된다. 초고압 차단기에 개폐 저항기를 쓰는 주된 이유도 이상전압(개폐서지) 억제이다.

보기에서 감쇄 장치를 고를 때는 나머지 기기의 역할을 구분한다. 단로기는 전류가 흐르지 않을 때 회로를 분리하는 기기이고, 차단기는 전류를 끊는 기기이면서 오히려 개폐서지가 생기는 쪽이다. 리액터는 코일 기기로 서지를 감쇄하려고 설치하는 기기가 아니다. 차단속도 증진, 차단전류 감소, 역률 개선, 부하설비 증대는 개폐 저항기를 쓰는 이유가 아니다.