과전압

전기공학에서 과전압(過電壓, overvoltage)은 회로나 회로 소자의 설계 한계를 넘어서 전압이 상승하는 것을 말한다. 이러한 조건은 위험할 수 있다. 지속 시간에 따라 과전압 현상은 수 밀리초 동안의 짧은 전압 스파이크인 과도(transient) 현상일 수도 있고, 여러 단자에서 안정적인 값을 유지하는 지속적인(상용 주파수 과전압이라고도 함) 현상일 수도 있다. 전력 계통에서 전압 제어와 무효 전력 관리는 단일 활동의 분리할 수 없는 측면이다.

 설명 
섬네일|290px|중성선이 끊어진 3상 성형 결선(Y-결선) 전기 시스템. 고장으로 인해 중성점 전압이 더 이상 접지에 고정되지 않으며, 전선이 선간 전압만큼 높게 부유할 수 있다. 이는 단상에 연결된 소형 가전제품에 과전압 조건을 형성할 수 있다(선간 전압이 상 전압보다 훨씬 높기 때문).
전자 및 전기 장치는 특정 최대 공급 전압에서 작동하도록 설계되었으며, 장치의 정격보다 높은 전압에 의해 상당한 손상을 입을 수 있다.

예를 들어, 백열등에는 주어진 정격 전압에서 전류를 전달할 만큼의 필라멘트가 들어 있으며, 이 전류는 전선이 매우 뜨거워져 빛과 열을 내기에 충분하지만 녹을 정도는 아니다. 회로의 전류량은 공급되는 전압에 따라 달라진다. 전압이 너무 높으면 전선이 녹아 전구가 타버릴 수 있다. 마찬가지로 다른 전기 장치도 과전압이 회로에 가해지면 작동이 중단되거나 심지어 불꽃이 튀며 화재가 발생할 수 있다.

 원인 
 자연적 원인 
과도 과전압 현상의 전형적인 자연적 원인은 번개이다. 태양 플레어 이후의 태양풍 폭발 또한 전기 회로, 특히 우주 인공위성 내부 회로에 과전압을 일으키는 것으로 알려져 있다.

 인위적 원인 

스파이크의 인위적 원인은 대개 전동기나 전자석과 같은 유도성 부하를 켜거나 끌 때 발생하는 전자기 유도, 또는 제로 크로싱 회로를 사용하지 않고 무거운 저항성 AC 부하를 전환할 때와 같이 전류의 변화가 크게 일어나는 곳에서 발생한다. 전자파 적합성 준수의 목적 중 하나는 이러한 원인을 제거하는 것이다.

위험한 과전압의 중요한 잠재적 원인은 전자전이다. 이 분야에서는 적의 전자 장비를 무력화할 전자기 펄스를 생성하도록 설계된 다양한 과도 전자기 장치를 제작하기 위한 집중적인 군사적 연구가 이루어지고 있다. 최근의 군사적 성과로는 고전압 전자기 펄스를 방출하도록 설계된 폭발형 축전기가 있다. 전자기 펄스의 또 다른 강력한 원인은 핵폭발의 전자기 펄스이다.

디젤 발전기나 가솔린 발전기 또한 과전압의 원인이 될 수 있다. 부주의한 스로틀 조작이나 원동기의 불안정한 작동 등으로 인해 발전기 속도가 갑자기 증가하면 연결된 장비에 짧지만 치명적인 과전압을 일으킬 수 있다. 결함이 있는 전압 조정기 또한 과전압을 유발할 수 있다.

과전압 사례 중 하나는 2011년 8월 25일 캘리포니아주 이스트 팔로 알토에서 발생했다. 232가구에 공급되는 선로 전압이 80분 동안 110볼트에서 약 400볼트로 상승했다. 이 사고로 전자 장비, 전구, 그리고 스마트 미터를 포함한 기타 전기 설비가 손상되었다. 이러한 현상과 반대되는 현상은 전압 저하이다.

 전도 경로 
과도 펄스는 전원선이나 데이터선을 통해, 또는 강력한 전자기장 변화인 전자기 펄스(EMP)를 통해 공간에서 직접 장비로 들어올 수 있다. 전선을 통해 장비로 스파이크가 들어오거나 나가는 것을 방지하기 위해 필터가 사용되며, 공간과 전자기적으로 결합된 장치(MRI 스캐너의 무선주파수 수신 코일 등)는 전자기 차폐로 보호된다.

 과전압 보호 장치 
 아킹 혼
 애벌랜치 다이오드
 방전관
 피뢰침
 금속 산화물 배리스터
 방전 간극
 과도 전압 억제 다이오드
 트리실
 제너 다이오드
 배리스터

 같이 보기 
 전자 방해책
 방전
 과전류
 오버볼팅
 무정전 전원 장치

 각주 

 참고 문헌 



 외부 링크 
 과전압 보호 (영어)
 과전압 보호란 무엇인가? (영어)

분류:전력