차단기 원리

개폐기 TD

S 수변전설비 개폐기 종류
A 자동고장구분개폐기(ASS)
L 부하개폐기(LBS).
P 파워퓨즈(PF)
M 전자접촉기(MC)
O 차단기(CB)
Q 차단기 원리
I 차단기 투입방식과 트립방식
T TRV
G GCV 특징과 SF6가스의 향후 대책
H 직류차단기
C CTTS와 ATS
B 배선용 차단기(MCCB)
E 누전차단기(ELB)
D 최신 차단기의 기술 동향

목차(차단기의 원리 TDQ)

1️⃣유입차단기(OCB)

(Oil Circuit Breaker)

1)역할

절연유 중에 소호실을 가진 것으로 소전류 영역에서는 피스톤에 의하여 유류를 뿜어서 소호
대전류 영역에서는 발생한 아크에 의해 생기는 높은 압력의 가스를 뿜어서 소호시키는 차단기
주로 중압 및 고압 전력 시스템에서 사용

2)특징

절연유를 통해 높은 절연 성능을 제공하며, 안정적인 차단기능을 수행
현재는 다른 차단기로 대체되는 추세

3)장점

높은 절연 성능과 안정성을 제공, 고장 시 안전하게 차단

4)단점

절연유의 유지보수가 필요하고, 환경오염이 발생
현대적인 차단기들에 비해 부피가크고 무겁다

5)절연유의 특성

절연내력, 절연저항이 클 것
유전체손이 적으며, 비유전율이 용도에 따라 적당한 값을 가질것
비열 열전도율이 크며, 점도가 용도에 따라 적당할것
인화점이 높고, 응고점이 낮을것
열팽찰계수가 적고, 증발에 의한 감소량이 너무 크지 않을것
화학적으로 안정하되, 가열 아크 등에 의하여 열화 변질되는일이 적고 기기를 침식하지 않을것

2️⃣가스차단기(GCB)

TDG 가스차단기 (Gas Circuit Breaker)

1)역할

절연내력과 소호능력이 뛰어난 SF6가스 중에서 동작하는 차단기
12~15[kg/㎠]의 높은 가스계통에서 2[kg/㎠]의 낮은 가스계통으로 가스를 뿜어서 소호시키는 것
전력시스템의 과후하와 단락을 방지

2)특징

높은 절연특성을 갖추고 있으며 가스를 사용해 아크를 효율적으로 소멸
장비의 신뢰성이 높아 널리사용됨
주로 12kV이상의 전압계통에서 사용

3)장점

큰 차단 용량과 낮은 전기적 노이즈를 제공하며, 유지보수가 상대적으로 간단함

4)단점

초기비용이 높다

5)SF6 가스 특징

안정도가 높은 불활성기체로 상온에서 무색무취, 불연, 무독이고 화학적 열적으로 안정하며, 공기에 비해 절연강도가 높고 열전도율이 크며, 1기압-60도에서 액화, 비중은 공기의 5배, 비열0.7배 정도로 기체절연 재료로서 우수한 성질을가지고 있다
SF6는 600도를 초과하면 서서히 열분해되어 SF2, SF4, SF10과 같은 불화유황을 유리하다. 이들 분해생성물은 차단기에서 장시간 방전되어진 경우 검출될수 있으며, 이들 중에서 인체에 유해한 것도 있고 어떤 종류의 금속과 반응을 하지만 상온에서는 Cu, Al강을 침해하지 않는다
SF6의 절연파괴전압은 SF6가 가지는 전자 친화력 때문에 공기에 비하여 크며 평행평판 또는 구 갭에서는 공기의 2~2.4배의 값을 갖는다.

3️⃣진공차단기(VCB)

(Vacuum Circuit Breaker)

https://c-mk.s3.ap-northeast-2.amazonaws.com/2022/11/c_VCB.png

1)역할

고진공(10-3 torr 이하)으로 유지된 진공용기(VI: Vacuum Interrupter)내에서 접점을 개리시켜 아크를 확산 소호하는 차단기.
절연내력과 차력이 뛰어난 진공 중에서 동작하는 차단기
접촉자가 외기로부터 격리되어 있어 화재의 염려가 없어 방재용으로 최근에 많이 사용

2)특징

진공을 소호매질로 사용하여 접점 간의 거리가 짧고, 장비가 소형경량
소음이 적고 유지보수가 용이하여 실내 설치에 적합
주로 7.2kV에서 40.5kV의 전압에서 사용

3)장점

빠른 차단 시간과 높은 차단성능을 자랑하며, 화재위험이 낮음
주파수의 영향을 받지 않으며 안정적인 동작을 보장
전류 차단 후의 극간 절연회복 특성이 우수하기 때문에 차단성능이 좋음
아크가 작기 때문에 전류차단에 의한 접점소모량이 작고, 개폐수명이 길기 때문에 다빈도용 차단기에 적합
진공의 절연내력이 높기 때문에 접점간극이 작아서 소형 경량으로 제작
VI는 완전 밀폐용기 이므로 차단시에 아크나 열 가스의 방출이 없고, 안전하며, VI의 보수 및 점검이 불필요
진공에서 전류를 차단하기 때문에 차단음이 발생하지 않고, 저소음
접점간극이 작기 때문에 조작력이 작아서 경량이며 견고한 차단기

4)단점

초기 설치 비용이 높고, 차폐 서지 발생 가능성이 있음
진공도의 열화 판정이 어렵다

4️⃣공기차단기(ABB)

(Air Blast Breaker)

전로의 차단이 압축공기를 불어 넣어 동작하는차단기
15, 26, 30, 50[kg/㎠]등의 압력을 사용한다
사용전압: 10~750kV이하

개방할 때 접촉자가 떨어지면서 발생하는 아크를 10~30[kg/cm2]의 강력한 압축공기로 불어 소화하는 차단기이다. 유입차단기처럼 전류의 크리에 의해 소호능력이 변하지 않고 일정한 소호능력을 갖고 있으며, 화재의 위험성이 적고 차단능력이 뛰어나며, 유지보수도 용이하나 별도의 압축공기를 위한 컴프레서등 부대설비가 필요하다.

5️⃣기중차단기(ACB)

(Air Circuit Breaker)

1)역할

압축공기를 사용해 아크를소멸
아크가 발생하면 압축 공기가 아크를 냉각시켜 소멸시키며 이과정을 통해 회로를 보호

2)특징

공기의 절연성능을 이용하여 고전류와 고전압에서도 안정적인 차단을보장
전력소비가 많은 시설물의 저압측(3,300V 이하)에 설치

3)구성요소

개폐기: 회로를 연결하거나 차단
전자 트리거 장치
보호장치: 과전류, 단락, 과부하 등을 감지해 회로를 차단
운전메커니즘: 수동 또는 자동으로 기중차단기를 제어

4)기중차단기의 수종조작 방법

5)기중차단기의 인출 방법

6)보호계전기 연동

6️⃣자기차단기(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

MBB는 자기 불어냄 방식의 기중 차단기로서, 차단하는 전류에 의해 만들어지는 자계를 이용해서 아크를 구동하고, 좁고 긴 슬롯 기구의 내로 아크를 밀어넣어 아크의 길이를 연장하여 아크저항이 증대, 냉각되어 한류시키며 차단하는 방식이다.

개폐기 TD

목차(차단기의 원리 TDE)

💯기출문제

●Q24 고압선로에서 많이 사용되는 VCB를 적용할 때 고려사항과 적용기준을 현재의 기술 발전에 근거하여 설명하시오

모범답안(VCB적용시 고려사항 DQ24)

차단용량
절연내력
차단속도
수명
환경조건
유지보수
가격

모범답안(VCB적용기준 DQ24)

IEC 62271-100

진공차단기에 대한 국제 표준으로, 차단기의 성능, 시험방법, 안전 요구 사항 등을 규정

●Q18 특고압차단기 선정을 위한 주요 검토사항

(특고압차단기 선정 TDQ18)

1. 정격 전압 및 전류

정격 전압: 시스템의 운전 전압과 일치해야 합니다.
정격 차단 전류: 시스템에서 발생할 수 있는 최대 고장 전류를 차단할 수 있어야 합니다.
정격 개폐 전류: 차단기가 안전하게 개폐할 수 있는 전류를 의미합니다.

2. 차단 방식

유류 차단기: 오일을 절연 매체로 사용하며, 소호 능력이 우수하지만, 환경 문제로 인해 점차 사용이 줄어들고 있습니다.
진공 차단기: 진공 상태에서 아크를 소호하며, 소형 경량화가 가능하고, 유지보수가 간편합니다.
가스 차단기: SF6 가스를 절연 매체로 사용하며, 소호 능력이 우수하지만, 환경 문제로 인해 대체 가스 개발이 진행되고 있습니다.
GIS (가스 절연 개폐 장치): SF6 가스를 절연 매체로 사용하며, 옥내 설치에 적합하고, 공간 효율성이 높습니다.

3. 동작 특성

차단 시간: 고장 발생 시 빠르게 차단하여 시스템 손상을 최소화해야 합니다.
선택성: 고장이 발생한 부분만 차단하고, 정상적인 부분은 보호해야 합니다.
안정도: 시스템의 안정도를 유지해야 합니다.

4. 기타 고려 사항

설치 환경: 옥내, 옥외 설치 여부, 주위 온도, 습도 등
운전 조건: 빈번한 개폐 여부, 과부하 발생 가능성 등
유지보수: 유지보수의 용이성, 부품 수급 가능성 등
경제성: 초기 투자 비용, 운영 유지 비용 등
환경 규제: SF6 가스 규제 등 환경 관련 규제를 준수해야 합니다.

특고압 차단기 선정 시 고려 사항 요약

항목	설명
정격	전압, 전류, 차단 전류 등
차단 방식	유류, 진공, 가스, GIS 등
동작 특성	차단 시간, 선택성, 안정도 등
설치 환경	옥내, 옥외, 온도, 습도 등
운전 조건	빈번한 개폐, 과부하 등
유지보수	용이성, 부품 수급 등
경제성	초기 투자 비용, 운영 유지 비용 등
환경 규제	SF6 가스 규제 등

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🌐V1003M24 / TDE

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