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차단기의 종류⁕
–배전선로 개폐기
–가스절연개폐장치(GIS)
–GCV의 특징과 SF6가스의 향후 대책
–전력퓨즈(PF)
–CTTS와 ATS
–누전차단기(ELB)
–기타 개폐기
–직류차단기
차단기의 종류.
차단기의 종류에 대하여 설명하시오.
저압 차단기에 대한 종류 및 배선용 차단기(MCCB)의 차단협조에 대해 설명하시오.
차단기의 개발순서
OCB→ABB→MBB→GCB→VCB
소호물질의 특성
소호방식에 따른 차단기의 분류
유입차단기(OCB)
Oil Circuit Breaker
오일 속에서 전극을 개방하면 발생되는 아크로 오일이 분리되고, 그로 인해서 수소를 주체로한 가스의 팽창에 의한 냉각작용, 가스압의 불어제낌작용, 가스와 오일의 난류작용에 의해서 기중에서의 차단보다도 우수한 차단능력을 갖는다.
- 절연내력, 절연저항이 클 것
- 유전체손이 적으며, 비유전율이 용도에 따라 적당한 값을 가질것
- 비열 열전도율이 크며, 점도가 용도에 따라 적항할것
- 인화점이 높고, 응고점이 낮을것
- 열팽찰계수가 적고, 증발에 의한 감소량이 너무 크지 않을것
- 화학적으로 안정하되, 가열 아크 등에 의하여 열화 변질되는일이 적고 기기를 침식하지 않을것
- 절연유 중에 소호실을 가진 것으로 소전류 영역에서는 피스톤에 의하여 유류를 뿜어서 소호시키며, 대전류 영역에서는 발생한 아크에 의해 생기는 높은 압력의 가스를 뿜어서 소호시키는 차단기
- Tank형 유입차단기
미국에서 발달해서 내부의 절연유 중에서 소호하는 차단기 - 소유량형 유입차단기
유럽과 일본등에서 사용하며, 탱크형에 비해 유량이 1/3정도이므로 보수작업이 빠른 장점
가스차단기(GCB)
Gas Circuit Breaker
절연내력과 소호능력이 뛰어난 SF6 가스를 사용
전에는 고압의 가스를 계속 유지하여 아크를 불어내어 차단하는 2중 입력방식을 주로 사용하였지만, 현재는 접점 개리운동을 이용하여 피스톤과 실린더의 상대적인 운동을 시킴으로서 고압의 가스를 발생시켜 절점에서 발생한 아크를 불어내는 Puffer 방식이 널리 사용
- SF6 가스는 소호특성이 우수하고, 아크 유지성능에도 우수하기 때문에 소전류 차단시에 발생하는 서지전압이 작다.
- 전류 차단후의 절연회복 특성이 우수하기 때문에 차단기가 전류를 차단한 후의 재뇌격이나 다중뇌 등에 대해서도 절연의 신뢰성이 높다.
- 완전 밀봉방식을 채택하고 있기 때문에 배기소음이 없다.
- 소호성능이 우수하여 소호시의 아크가 작기 때문에 접촉자의 소모가 극히 적고, 보수 점검이 용이하다.
진공차단기(VCB)
Vacuum Circuit Breaker
고진공(10-3 torr 이하)으로 유지된 진공용기(VI: Vacuum Interrupter)내에서 접점을 개리시켜 아크를 확산 소호하는 차단기
- 전류 차단 후의 극간 절연회복 특성이 우수하기 때문에 차단성능이 좋다.
- 아크가 작기 때문에 전류차단에 의한 접점소모량이 작고, 개폐수명이 길기 때문에 다빈도용 차단기에 적합하다.
- 진공의 절연내력이 높기 때문에 접점간극이 작아서 소형 경량으로 제작된다.
- VI는 완전 밀폐용기 이므로 차단시에 아크나 열 가스의 방출이 없고, 안전하며, VI의 보수 및 점검이 불필요하다.
- 진공에서 전류를 차단하기 때문에 차단음이 발생하지 않고, 저소음이다.
- 접점간극이 작기 때문에 조작력이 작아서 경량이며 견고한 차단기가 된다.
기중차단기(ABB)
개방할 때 접촉자가 떨어지면서 발생하는 아크를 10~30[kg/cm2]의 강력한 압축공기로 불어 소화하는 차단기
유입차단기처럼 전류의 크리에 의해 소호능력이 변하지 않고 일정한 소호능력을 갖고 있으며, 화재의 위험성이 적고 차단능력이 뛰어나며, 유지보수도 용이하나 별도의 압축공기를 위한 컴프레서 등 부대설비가 필요하다.
15,26,30,50[kg/㎠]등의 압력을 사용한다
자기차단기(MBB)
Magnetic Blast Circuit Breaker
- 아크와 직각으로 자계를 주어 아크 슈트 안에 아크를 밀어 넣고 늘어나게 하여 아크전압을 증대시키고 냉각하여 소호하는방식
- 아크를 구동 확대하는 방법으로는 불어 끄기 소호방식과 LOOP아크방식 등
차단기의 종류별 특성
저압 차단기의 종류
기중 차단기(ACB)
통전 중인 회로를 개로시에 발생하는 아크를 대기 중에서 소호시키는 차단기로 저압전로에서 간선(주회로)에 사용된다.
배선용 차단기(MCCB)
통전 중인 회로를 개로시에 발생하는 아크를 대기 중에서 한류소호시키는 차단기로 절연물 용기(Mold Case)내에 기구부나 소호장치 등을 수납한 차단기
| ACB | MCCB | |
|---|---|---|
| 소호방식 | 기중차단 | 기중차단 |
| 접점 개리속도 | 느림(비한류) | 고속(한류작용) |
| 시험규격 | Cat. B정격차단전류 단시간내력 | Cat. A한류 타입 |
| 정격전류 | 대 | 소 |
| 사용장소 | 간선 | 분기선 |
| 조작 | 자동(원방조작 가능) | 수동 |
배선용 차단기의 차단협조
선택 차단방식
선택차단방식은 위와 같이 주회로 차단기와 분기회로 차단기의 협조곡선을 통해서 고장난 분기회로만 선택적으로 차단하는 방식이다.
캐스캐이드(Cascade) 차단방식
단일 차단기로는 차단용량이 부족할 경우, 그 차단기의 전원측에 설치되는 차단기와 협조하여 즉, 상위의 차단기의 후비보호(Back up)에 의해서 단락전류를 차단하는 방식이다. 이와 같이 되기위해서는 차단시간이 주회로 차단기(MCCB-1)의 차단기가 분기회로 차단기(MCCB-2)보다 같거나 빨라야 한다.
차단기가 동시에 차단할 경우, 아크저항이 직렬로 되어서 더 큰 한류가 발생되어 차단이 보다 용이해 진다.
전용량 차단방식
캐스캐이딩 방식과 상대적인 방식으로 모든 차단기의 설치점에 흐르는 최대고장전류 이상의 차단용량을 갖도록 보호구성한 방식이다. 차단기의 가격이 증가하는 단점이 있지만 보호관점에서 보면 선택성이 높아지는 장점을 갖는다.
주회로 차단기에 ACB를 적용한 경우에는 차단시간이 느리기 때문에 캐스캐이딩 차단방식의 적용은 불가능하다.
AF(Ampere Frame)과 AT(Ampere Trip)
· AF : 같은 형명으로 제작할 수 있는 최대 정격전류로, 배선용 차단기의 제품의 크기를 좌우한다.
· AT : 배선용차단기의 트립의 기준이 되는 값으로 사용 정격전류이다.
(예) 100AF에는 15, 20, 30, 60, 75, 100AT이 있다.
AT은 차단기 설치지점의 최대부하전류에 의해서 결정되며, AF은 차단기 설치지점 의 고장전류의 의해서 결정된다. 고장전류보다 큰 단시간 특성을 갖는 AF을 선정 해야 되기 때문이다.
[참조] 배선용차단기의 정격전류는 정격전류의 1.1배의 전류에 견디고, 정격전류의 1.6배 및 2배의 전류를 통한경우 전기설비기술기준 제42조의 표에서 정한 시간안 에 용단되도록 하고 있음
누전 차단기(ELCB)
⦁교류 600V이하 저압 전선로에 사용하며, 전로나 부하기기에 누설전류 발생시에 자동차단하여, 누전에 의해서 발생할 수 있는 인체의 감전사고나 화재사고를 미연에 방지하는 장치
⦁배선용 차단기와 만찬가지로 지락검출부(ZCT), 전자회로부, 트립 차단부 등을 절연물 용기에 수납한 것이다.
직류 차단기
(1) 한류식 직류차단기 -> DC 1,500V 이하에 적용
직류고속도 기중차단기에 사용되는 방식으로 차단시에 아크저항에 의해서 직류전류가 한류하여 전류영점을 만들어서 차단하는 방식이다.
전류영점을 만들기 위해서는 아크전압을 회로전압보다 높게 할 필요가 있다. 아크 전압을 증대시키기 위해서 개폐속도를 고속으로하고, 기중에서 아크를 늘리기 위해 절연 베리어에 아크를 불어넣는다.
한류를 이용한 직류전류 차단은 계통전압이 높아지면 그 효과가 미미하므로 1,500V이하에서 주로 채용되는 방식이다.
(2) 역류 주입식 직류차단기
이 방식은 직류고속도 진공차단기 방식으로 차단기에 병렬로 콘덴서와 리액터로 구성된 역류 주입회로를 설치 개극 후 이 역류 주입회로로부터 차단기에 흐르는 전류와 역방향의 고주파 대전류를 주입함으로 전류 영점을 만들어서 차단하는 방식이다.
(3) 복합형 직류차단기 -> 기계식 고속차단기+반도체 스위칭 소자
기계식 차단기의 장점과 반도체 차단기의 장점을 복합화한 방식이다. 최근에 HVDC 시스템 국가간 계통 연계에 따른 초고압급에 적용되는 방식으로 ABB가 이 방식을 통해서 상용화에 성공하였다.
반도체 소자의 단점인 통전손실이 크고, 소자의 가격이 고가라는 단점을 보완하기 위해서 주통전로에 기계식 고속차단기와 반도체 스위칭 소자(GTO 또는 IGBT)를 조합하고, 병렬회로에 반도체 스위칭 소자를 배열하여 우회된 고장전류를 차단하는 방식이다.
★★ 사용기기의 선정
★ 사용기기의 선정(차단기)
차단기
차단기 관련용어 ⁕
차단기의 종류⁕
–전력퓨즈(PF)
–누전차단기(ELB)
–CTTS와 ATS
–기타 개폐기
–배전선로 개폐기
–가스절연개폐장치(GIS)
–GCV의 특징과 SF6가스의 향후 대책
–직류차단기
차단기의 투입방식과 트립방식
과도회복전압(TRV)
최신 차단기의 기술 동향
★개폐장치
차단기 관련용어
차단기의 종류
누전차단기(ELB)
과도회복전압(TRV)
전력퓨즈(PF)
배전선로 개폐기
기타 개폐기
가스절연개폐장치(GIS)
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