안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.
결론부터 말씀드리면 피뢰기는 낙뢰나 개폐서지로 인해 수변전설비에 침입하는 이상전압을 대지로 방전하여 변압기와 기기를 절연파괴로부터 보호하는 장치입니다. 피뢰기는 이름 때문에 번개를 직접 막는 장치처럼 느껴질 수 있지만, 실제 역할은 설비에 걸리는 순간적인 과전압을 제한하는 것입니다. 정상 운전 전압에서는 피뢰기의 저항이 매우 커서 거의 전류가 흐르지 않습니다. 그러나 낙뢰나 개폐조작으로 인해 매우 높은 전압이 유입되면 피뢰기 내부 소자가 순간적으로 도통 상태가 되어 과전압 전류를 접지로 흘려보냅니다. 이후 전압이 정상으로 돌아오면 다시 절연 상태로 복귀하여 계통 운전을 유지합니다. 현대 피뢰기는 주로 산화아연 소자를 사용하며, 비선형 저항 특성을 이용해 정상전압에서는 전류를 막고 이상전압에서는 빠르게 방전합니다. 피뢰기를 변압기 가까이에 설치하는 이유는 보호 대상 기기의 단자에 나타나는 과전압을 최대한 낮추기 위해서입니다. 피뢰기와 변압기 사이의 거리가 길면 그 구간의 인덕턴스 때문에 서지 전압이 다시 상승할 수 있어 보호 효과가 떨어집니다. 접지도 매우 중요합니다. 피뢰기가 이상전류를 대지로 흘려보내려면 접지저항이 낮아야 하고, 접지선도 짧고 굵게 시공해야 합니다. 접지상태가 나쁘면 방전전류가 원활히 흐르지 못해 피뢰기 단자전압이 높아지고 보호 효과가 떨어질 수 있습니다. 피뢰기가 없거나 열화되어 있으면 낙뢰 시 변압기 권선, 케이블 절연, 차단기, 계기용 변성기 등이 과전압을 견디지 못하고 절연파괴될 수 있습니다. 이는 정전, 화재, 고가 설비 손상으로 이어질 수 있습니다. 따라서 피뢰기는 수변전설비의 과전압 보호에서 가장 기본적이고 중요한 장치입니다.