비사달기전 .SM-23P.서지 어웨이

SURGE 의 개요

Surge는 발생과 동시에  물특정한  line 또는 회로를 따라서 전달되며,급속히 증가하고 서서히 감소하는 특성을 지닌 전기적 전류, 전압 또는 전력의 과도파형이다.규정 (IEC IEV 161-02-01) 비가 오고, 번개가 치는 날이면 전기가 끊어지거나,전화가 불통이 되는 경우를 많이 겪게 되고,전등이나 전기기기의 스위치를 켜는 경우 오디오의 음이 찌그러들거나,TV의 화면이 떨리는 것도 많이 경험하게 된다. 이러한 원인의 대부분은 Surge에 의한 것이다. 첨단과학이 우리의 주위를 점하며 우리 주변에는 첨단 반도체가 전기,전자 분야에 광범위 하게 사용되고, 그에 따라 Surge에 의한 피해가 급속도로 커지고 있다.반도체의 집적도가 커질수록 반도체 내부의 회로 선폭이 좁아지고,저전압으로 동작시키기 위해 전도성이 우수한 소재를 사용하므로 인하여단락(短絡. Short circuit)현상의 최고치가 낮아져,반도체를 많이 내장한 system은 내압에 약해지고, 그에 비례하여 Surge에 취약해지고 있다.Surge 란 우리 주변에서 흔히 발생하는 현상이다.

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최대방전전류(Imax): 40kA - 총방전전류(Itotal): 120kA 개회로전압(Uoc): 20kV  사용전압(Vrms): 단상3선 AC 110/55V -최대연속전압(Uc): AC 150/75V - Up(6kV/3kA):<500/250V - 반응속도: <1㎱ SPD Type: one port (Parallel).

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서지의 영향

예를 들어 벼락이 떨어질 경우,뇌(雷. Lightning) Surge는 ground를 통하여 역류해 전자기기를 파괴 시키며,switch. relay. 용접 등의 Arc와 단락에 의한 개폐 Surge, Moter,엘리베이터 등의 구동 Surge 등 우리 주변에서 끊임없이 Surge가 발생한다.
Surge가 system에 미치는 영향은 인체에 생기는 병과 같아서,작은 Surge의 반복은 소자를 열화시켜 만성적으로 파괴시키며,강한 Surge는 일거에 희생불능 상태로 파괴시켜 버린다.특히 근래의 system은 기기와 기기의 결합에서,system과 system이 결합되는 total system을 구축하는 것이 일반화 되어 가고 있다.이는 한 지점에서의 피해가 전 system의 마비를 가져오며,극한적인 경우 전 system이 연쇄적으로 파손되는 경우도 초래할 수 있다.따라서 Surge의 피해가 발생한 지점에서 타지역으로 Surge의 피해가 전이되는 것을 차단할Surge Protection System을 구축하는 것이 필요하다.


Surge의 피해 현황

국내의 경우 아직 Surge로 인한 피해에 관하여 정확한 연구가 없지만,미국의 경우 고압과 과전류로 인하여 전자화한 자동화 system의 장애가 발생하여시간과 경비의 피해 규모가 산업계에서만 매년 260억 달러에 이는 것으로 추정하고 있다.

 

비사달 기전 서지 관련

SM-23P-40K1.PDF

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Surge의 종류 (비사달 기전 자료)

발생 원인에 의한 분류

1) 자연현상에 의한 Surge

1) 직격뢰(Direct Strike) : 낙뢰가 구조물이나 장비, 또는 전력선에 직접 뇌격하는 것으로,보통 20KV 이상의고압에 수KA~300KA의 과전류가 발생하여 접지를 통하여 절반 정도는 대지로 흡수되지만,나머지는 전력선를 통하여 인입선으로 들어 온다.

간접뢰 : 송전선로 또는 통신선로에 뇌격하여 선로를 통하여Surge가 전도되는 것으로 발생 빈도가 가장 많으며,6,000V 이상의 매우 큰 에너지를 갖고 있어이에 의한 피해가 가장 많고 크다.

유도뢰(Indirect Lightning) : 낙뢰 지점에 근접한 대지에 매설된 전원선,통신선, 접지, 수도 파이프 등

도체를 통하여 유도된 고압의 전류로 인하여 접지 전위의 급상승으로 Surge가 발생한다.

방전(Bound Change) : 지상과 구름, 구름내, 구름과 구름 사이의 방전으로 유도된 전하가 전력선,금속체 또는 지표로 흘러 장비를 손상 시킨다.

개폐및기동에 의한 Surge: InductiveSwitching 내부적으로 발생하는Surge로 75~90%가 여기에 속한다.

개패 Surge : Inductive load의 On/Off시 발생하는데,계통전력 공급선의 개폐나 사고등으로 인한 전위 차이나,Inductivemotor, Compressors(Turn Off/6,000V),Pump, Welding Machines(용접기), Furnace igniter(점화기)등의 switch On/Off시 발생하는 Spike로 인하여 250~1,000V의 Surge가 발생한다.

 

 

정전기 의한 Surge : ESD(Electro-Shortic Discharge)

핵에 의한 Surge : NEMP(Nuclear Eletro-Magnetic Pulse)

 

전이 과정에 의한 분류

1) 전도성 Surge : 송전선로, 금속배관, 전원 및 신호, 접지, 회로 등과 같은 도체를 통하여 유입되는 Surge를 말한다.
2) 유도성 Surge : 갑작스런 전류의 변화로 인하여 인접회로에 유도되는 Surge로 대표적인 것으로 낙뢰시 전원 cable과 인접한 signal cable 사이에 발생하는 것이다.
3) 전파성 Surge : 공중파의 형태로 회로에 유입되며 대표적인 것이 RFI(Radio Frequence Interferance)다.
4) 복합성 Surge : 상기 3가지가 복합적으로 전이되는 것으로 대부분의 Surge가 이러한 형태를 취하고 있다.

Surge 형태에 의한 분류

1) 전류성 Surge : 다량의 전류가 일시에 유입됨으로 인하여 열이 발생하고, 이로 인하여 IC impedance 회로에 많은 영향을 미친다.
2) 전압형 Surge : 반도체소자의 절연내압보다 큰 Surge 전압이 침투하게 되면 절연파괴에 의해 기능을 상실하게 되며, MOS 소자가 손상을 입기 쉽다.
전압형 Surge는 high impedance 회로에 많은 영향을 미친다.

전원선에 의한 분류

1) Normal Mode : Surge가 Line과 Line 사이, 또는 Line(Hot)과 Neutral 사이에 발생하는 것으로 control system이나,전자기기의 전자회로에 사용된느 반도체 소자를 파손시킨다.

2) Command Mode : Surge가 Line과 Ground 사이, 또는 Neutral 과 Ground 사이에 발생 하는 것으로

Processor의 Memory Logic을 파손시킬 수도 있다.㎲processor or Digital Logic Control System에서는Neutral과 Ground 사이를 이론상의 Zero Voltage로 설정하기 때문에Neutral과 Ground 사이에서 발생하는 Surge는 많은 문제를 일으킨다.Command Mode Surge는 Software 문제, 즉 Memory Loss 를 발생 시켜,각종 Data의 출력에 이상을 초래할 수있다. Command Mode Surge는 부적절한 접지에 의해서도 발생한다.

Surge의 특성과 크기

Surge는 뇌운의 활동으로 일어나는 것으로 직접적으로 피해를 보는 것과간접적으로 피해를 입을 수 있는 경우 두 종류로 분류할 수 있다.

 

Surge의 특성

순시 과전압(Transient)와 써지(Surge)는 국제기구(IEEE,UL,NEC 등) 에서는 구분하지 않으며,일반적으로 같은 의미로 사용하고 있지만,General Semicondeuctor Industries에서는 Transient와 Surge의 특성을 다음과 같이 구분하고 있다.

비사달 기전의 SURGE AWAY 자료 참조