차단기는?
통상적인 전류를 개폐하여 기기를 점검 및 보수하고 이상상태 발생 시 신속히 회로를 차단한다
사고지점으로부터 계통을 분리하여 전기기기 및 전선류를 보호하기 위하여 설치한다
차단기의 용어(정격)
1)정격전압[kV]
- 차단기의 정격전압이란 그 차단기에 부과할 수 있는 사용회로전압의 상한을 말하며, 일반적인 선간전압(실효치)로 나타낸다
- 사용회로전압보다 큰 정격전압의 차단기를 선정해도 차단기 자체에는 아무런 지장이 없지만, 경제적으로나 외형적으로 이로운점이 없어 정격전압의 것을 선정하는것이 좋다
2)정격전류[kA]
- 정격전압, 정격주파수하에서 규정의 온도상승 한도를 초과하지 않고, 차단기에 계속해서 통전할 수 있는 전류의 한도를 나타낸다.
- 차단기는 최대 부하전류 또는 배전선의 전류용량 이상의 정격전류를 선정한다
3)정격차단전류 [kA]
- 정격조건하에서 규정의 동작책무와 동작상태에 따라 차단할 수 있는 지연역률의 차단전류의 한도를 말한다.
12.5kA, 20kA, 25kA, 31.5kA, 40kA, 50kA, 63kA- * 정격조건: 정격전압, 정격 주파수, 규정된 과도회복전압, 정격차단시간 등의 조건
- 교류분(실효치)으로 표시하고 비대칭전류를 대칭전류가 1.19배로 하고 있으나 일반적으로 1.25배로 보고 있어 필요한 대칭차단전류를 구할뿐 일반적으로 문제가 없고 계산으로 구하는 단락전류를 선정하면 된다.
- 차단기의 차단 순간에 각 극에 흐르는 전류를 차단전류라 하고, 발호 순간의 대칭단락전류로 나타낸다
4)정격투입전류[kA]
- 정격조건하에서 규정된 동작책무와 동작상태에 따라 투입할 수 있는 투입전류의 한도를 말한다
- 투입전류의 맨 처음 주파수의 순간치를 최대치로 표시한다. 정격투입전류는 정격차단전류의 약 2.5배이다
- 실제로 고장(단락)난 회로를 개폐할 경우 단락전류가 흘러 단락전류에 의한 전자반발력으로 차단기가 완전히 투입되어도 차단기의 차단동작이 방해를 받아 차단불능이 되는 경우가 있다. 따라서 이와 같은 사태가 되지 않도록 규정된것인데 이 차단기가 투입할수 있는 단락전류(파고치)의 한도를 나타낸 것이다
- 정격차단전류가 결정되면 이 값도 자동으로 결정된다.
5)정격단시간전류[kA]
- 차단기의 단시간전류란 전류를 1~3초간 통전하여 차단기의 모든 부분의 열적, 기계적인 내력에 이상이 없는 전류의 한도를 말한다.
- 그 차단기의 정격차단전류와 같은 수치(실효치)를 표준으로 한다. 정격단시간전류의 최대파고치는 그 정격의 2.6배로 한다
6)정격차단시간[C/s]
- 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
7)무부하 투입시간
- 무부하에서 차단기의 투입코일이 동작하여 기계적으로 Latch가 걸려 투입동작이 완료 된 상태
8)개극시간
- 차단기의 트립코일이 동작하여 주회로접점이 기계적인 정해진 만큼 완전히 OPEN된 상태
9)정격투입 조작전압
- 차단기의 정격투입 조작전압은 차단기의 전기투입 조작장치가 설계되는 투입조작전압을 말하며 투입조작중에 있는 최대 전류시의 단자전압을 표시한다
- 전압으로는 직류 125[V], 교류단상110[V], 220[V] (또는 3상 220[V], 380[V])를 표준으로 한다
- 차단기의 전기투입 조작방식은 그의 정격투입조작건압의 85% 이상 110%이하의 투입 조작전압으로 정격투입전류를 지장 없이 투입할 수 있어야 한다
10)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.
- O-15초-CO
주로 저압차단기의 최대 단락시험의 동작책무로 사용되며, 한번차단후 15초 후 재투입 및 차단시험을 수행할 수 있는 능력을 확인하는 동작책무임 - CO-3분-CO-3분-CO
주로 저압차단기의 퇴대 단락시험의 동작책무로 사용되며, 한 번 차단 후 15초 후에 재투입 및 차단시험을 수행할 수 있는 능력을 확인하는 동작책무임 - CO-15초-CO
일반 고압차단기에 적용되는 동작책무임 - CO-0.3초-CO -3분-CO
고속 재폐로용 고압차단기에 주로 적용되는 동작책무임
11)정격차단용량 [MVA]
- 차단기의 정격차단용량은 3상 교류인 경우 차단기의 정격차단전류와 정격전압과의 곱에√3을 곱한것이다
- Ps=√3 Vn Is[MVA]
- 차단기용량은 전력계통의 규모가 커질수록 커지기 때문에 경제적인 차단기를 사용하려면 정격차단전류를 감소시켜야 한다.
12)정격과도회복전압(Rated TRV)
- 차단기가 사고전류를 차단할 때 인가될 수 있는 과도회복전압(TRV)의 한도. 즉, 과도회복이란 Arc전압이 었던 것이 전원전압되려고 일으키는 과도진동현상 및 그 전압을 말한다
13)과도회복전압
(TRV: Transient Recovery Voltage)
차단기가 사고전류를 차단될 때 차단기 양극간의 전압이 전원전압으로 회복하는 과정에서 발생되는 과도적인 진동전압이다.
종류 및 특성
1)유입차단기
- 절연유 중에 소호실을 가진 것으로 소전류 영역에서는 피스톤에 의하여 유류를 뿜어서 소호시키며, 대전류 영역에서는 발생한 아크에 의해 생기는 높은 압력의 가스를 뿜어서 소호시키는 차단기이다
- Tank형 유입차단기
미국에서 발달해서 내부의 절연유 중에서 소호하는 차단기이다 - 소유량형 유입차단기
유럽과 일본등에서 사용하며, 탱크형에 비해 유량이 1/3정도이므로 보수작업이 빠른 장점이 있다
2)공기차단기(ABB)
- 전로의 차단이 압축공기를 불어 넣어 동작하는차단기를 말한다
- 15,26,30,50[kg/㎠]등의 압력을 사용한다
3)자기차단기(MBB)
- 아크와 직각으로 자계를 주어 아크 슈트 안에 아크를 밀어 넣고 늘어나게 하여 아크전압을 증대시키고 냉각하여 소호하는방식이다.
- 아크를 구동 확대하는 방법으로는 불어 끄기 소호방식과 LOOP아크방식 등이 있다
4)가스차단기 (GCB)
- 절연내력과 소호능력이 뛰어난 SF6가스 중에서 동작하는 차단기
- 12~15[kg/㎠]의 높은 가스계통에서 2[kg/㎠]의 낮은 가스계통으로 가스를 뿜어서 소호시키는 것이다
5)진공차단기 (VCB)
- 절연내력과 차력이 뛰어난 진공 중에서 동작하는 차단기
- 접촉자가 외기로부터 격리되어 있어 화재의 염려가 없어 방재용으로 최근에 많이 사용한다
차단기의 종류별 특성
최근차단기의 기술동향
- 높은 안정성의 추구
- 높은 신뢰성의 추구
- 사용 용이성, 생력화
- 경제성
- 환경성
- 예방보전기능붙이 차단기
- 전송기능붙이 차단기 등
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