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개폐장치

차단기 관련용어

차단기 관련용어

[발84-1]
전력용차단기의 정격전류, 정격차단전류, 정격차단시간에 대해 설명하시오.

[발80-1]
차단기의 동작책무(duty cycle, operating duty)란 무엇이며, 국제표준규 격(IEC)에 따라 정해진 두 종류의 표준동작책무를 기술하시오.

[건92-1]
전력용 차단기의 정격전압, 정격전류, 정격차단전류, 정격차단시간에 대해 설명하시오.

[발92-3]
차단기 특성요중 중 특히, 고려해야 할 사항을 고압차단기를 중심으로 과 도회복전압의 중요성과 다음 항목들에 대하여 설명하시오.
[차단전류, 투입전류, 동작책무, 소 전류 차단능력, 차단시간]

[발90-1]
차단기 트립프리(Trip Free)의 종류에 대하여 설명하시오.

차단기

(1) 차단기는 전력계통이 정상 운전시에 부하전류를 통전하고, 계통의 사고발생시 고장전류를 차단하여 전로나 전력기기를 보호하는 역할을 수행한다.
(2) 전력계통에 고장발생시 고장전류를 그대로 흐르게 되면 그 전로상에 존재하는 전선 및 전력기기(변압기, 개폐기 등)가 열적, 기계적인 스트레스로 인하여 소손된다. 이것을 방지하기 위하여 차단기를 사용한다.

차단기의 구비조건

1) 통전성능

① 정상전류 통전능력 -> 정격전류(Rated nominal current)
폐로시에는 양호한 도체이고, 정격전류이하에서 규정된 온도상승을 초과하지 않아야 한다.
② 단락전류 통전능력 -> 단시간내전류(Rated short time withstand current)
단락전류가 단시간(1~3초) 동안 통전되더라도 열적, 기계적으로 견뎌야 한다.

2) 차단성능 -> 정격차단전류(Rated short-circuit breaking current)
폐로상태의 임의시점에 있어서 정격 차단전류 이하의 고장전류를 가능한 단시간에서 차단할 수 있어야 한다.

3) 투입성능 -> 정격투입전류(Rated short-circuit making current)
개로상태의 임의시점에 있어서 단락전류가 흐르는 상태에서 접점이 융착되지 않고 단시간에 안전하게 투입할 수 있어야 한다.

4) 절연성능 -> 상용주파내전압, 뇌임펄스내전압
차단기는 개로상태에서 접점사이 양호한 절연성능을 가져야하며, 상~대지간, 상~상간 양호한 절연성능이 확보되어야 한다.

5) 기타
→ 기계적으로는 지진 등에 대해서도 충분한 강도를 가져야 한다.
→ 개폐조작시 발생하는 소음이 작고, 소형이며, 보수 및 점검이 용이해야 한다.
→ 더우기 장기간에 걸쳐 특성이 변하지 않는 것도 중요한 역할이다.

관련 용어

1) 정격 전압
규정조건하에서, 그 차단기에 인가할 수 있는 사용회로 전압의 상한을 말하고 선간전압(실효치)로 표시

2) 정격 내전압
차단기의 상과 대지사이, 상과 상 사이의 절연강도를 나타내는 것으로 내전압의 종류에는 상용주파 내전압, 뇌임펄스 내전압, 개폐 임펄스 내전압이 있다.

3) 정격 전류
정격전압, 정격주파수하에서 규정의 온도상승 한도를 초과하지 않고, 차단기에 계속해서 통전할 수 있는 전류의 한도를 나타낸다.

4) 정격 차단전류
정격조건하에서 규정의 동작책무와 동작상태에 따라 차단할 수 있는 전류의 한도를 말한다. -> 12.5kA, 20kA, 25kA, 31.5kA, 40kA, 50kA, 63kA
* 정격조건: 정격전압, 정격 주파수, 규정된 과도회복전압, 정격차단시간 등의 조건

5) 정격 단시간전류

차단기의 단시간시험은 정격차단전류를 1~3초간 통전하여 차단기의 모든 부분의 열적, 기계적인 내력을 평가하는 시험이다. 시험파형은 비대칭으로 하며, 1/2주기 순시치의 최대값은 실효치의 2.5배(50Hz), 실효치의 2.6배(60Hz)를 적용한다.

6) 정격 투입전류

정격조건하에서 규정된 동작책무와 동작상태에 따라 투입할 수 있는 투입전류의 한도를 말하고, 투입전류의 1/2주기의 피크 전류의 크기 표시한다. 정격 투입전류는 정격 차단전류의 2.5배의 값이다.

7) 정격 과도회복전압

차단기가 사고전류를 차단할 때 인가될 수 있는 과도회복전압(TRV)의 한도를 나타낸다. 과도회복전압(TRV: Transient Recovery Voltage)는 차단기가 사고전류를 차단될 때 차단기 양극간의 전압이 전원전압으로 회복하는 과정에서 발생되는 과도적인 진동전압이다.

8) 정격 차단시간

정격차단전류를 정격조건하에서, 규정된 동작책무와 동작상태에 따라 차단하는 경우의 차단시간의 한도를 말한다. 즉, 차단기가 트립지령을 받고부터(보호계전기의 접점이 닫혀지고부터)트립장치가 동작하여 전류차단을 완료할 때까지의 시간을 나타낸다. 정격 차단시간은 정격주파수를 기준으로 한 사이클수 로 표시한다. (즉 부하차단을 시작하여 접점이 열리며서 아크가 확 일어났다가 완전 소호되어 아크가 zero로 되어 절연을 완전 회복한 상태를 말한다. -> 3cycle, 5cycle, 8cycle

9) 차단기의 동작책무

차단기는 전력계통에서 사용될 경우 투입-차단-투입(C-O-C)과 같은 동작이 되풀이 되므로 차단기의 용량도 이들의 일련의 동작책무에 맞는 성능의 한도로서 표현되고 있으며, 이들의 값은 별도로 표준규격에서 정하고 있다.
※ 동작책무의 표시의 예 -> [ O- t-CO-t’-CO ]
-> O: Open 동작, C: Close 동작, CO: Close 동작에 계속 뒤따른 Open 동작

(IEC) 표준동작 책무

1) 일반용 Ÿ O-(3분)-CO-(3분)-CO
Ÿ 또는 CO-(15초)-CO

2) 고속도 재폐로용
Ÿ O-(0.3초)-CO-(3분)-CO

→ O-(3분)-CO-(3분)-CO

저압차단기의 사용단락시험에 적용되며, 고압차단기에도 역시 적용될 수 있는 재폐로용 차단기의 동작책무임

→ CO-(15초)-CO

일반 고압차단기에 적용되는 동작책무임

→ 한전에서 72.5KV급 차단기 및 전력용콘덴서 및 분로리액터용 차단기에 적용

→ O-(0.3초)-CO-(3분)-CO

고속 재폐로용 고압 차단기에 주로 적용되는 동작책무임(한국전력에서 25.8KV급 차단기에 적용

→ 소이온시간

사고시 차단기가 고장전류를 차단하면 사고지점의 전류는 없어지게 되나 사고시 arc-Energy에 의해서 사고지점의 공기는 이온화 되어 절연능력을 상실하게 된다. 따라서 사고지점의 공기가 절연을 회복한 후에 차단기를 투입하여야 하는데 이와 같이 공기가 소이온 하는데 소요되는 시간

→ 무전압시간

이온화된 공기가 절연을 회복할 때까지는 선로가 무압상태를 지속하게 되므로 무전압시간이라고 하며차단기가 차단 소호한 순간부터 재투입 동작에 의한 접촉까지의 시간

→ 재투입시간

트립 장치 부세 시간부터 재투입에 의한 전류가 주 회로에 흐르기 시작할 때까지의 시간

재폐로

LS산전 VCB

10) 차단기의 트립프리

(1) 트립프리 장치
차단기가 설사 투입 지령중이라도 트립장치의 동작에 의해 차단기의 기계적 트립을 우선하는 장치

(2) 펌핑방지 장치
트립 완료후라도 계속적인 투입지령에 재차 투입동작을 하지 않고 일단 투입지령을 해제한 후 다시 투입지령을 주었을 때 비로서 투입동작을 할 수 있도록 하는 장치

(3) 조작회로

① 차단기에 부착되어있는 폐로제어, 개로제어 회로, 보조릴레이 등으로 구성되는 전기회로를 차단기의 조작회로라고 부른다.
② 대표적인 조작회로로서 X relay와 Y relay라고 불리는 2개의 보조릴레이를 이용한 것이 있다.
③ 차단기의 기본적인 성능인 트립우선 기능(폐로신호 중이라도 차단기를 트립 할 수 있는 기능)을 전기적으로 완료하는 회로와 펌핑방지 회로(폐로동작, 개로동작이 서로 반복적으로 동작으로 Y relay가 없는 경우에 발생)와 같은 구성이다.

⦁52-a: 차단기 상태접점(a접점), 차단기의 접점이 폐로되면 동작하는 접점
⦁51: 과전류계전기(OCR) 접점
⦁CC: Close Coil
⦁TC: Trip Coil

개폐장치
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