개폐기 TD
수변전설비 개폐기 종류 #DS
부하개폐기(LBS). #DL
자동고장구분개폐기(ASS) #DA
전자접촉기(MC) #DM
파워퓨즈(PF) #DP
차단기 원리 #DQ
차단기(CB) #DO
차단기 투입방식과 트립방식 #DI
TRV #DT
GCV 특징과 SF6가스의 향후 대책 #DG
직류차단기 #DH
CTTS와 ATS #DC
최신 차단기의 기술 동향 #DD
배선용 차단기(MCCB) #DB
누전차단기(ELB) #DE
목차(직류차단기 #DH)
직류차단기
❓직류차단기는
- 일반적으로 전철용으로 사용되는데, 과전류 검출로부터 수[ms]이내에 동작하고 고속동작에 의해 사고전류를 감쇠시켜 차단(단락 발생시 0.02초 정도의 단시간에 자동적으로 차단)
- 직류 고속도 차단기(HSBC)라고 불리며, 차단기 자체에 사고전류 검출기능과 차단기능을 동시에 갖는 것이 특징
1)전류 0점 발생 방법
- 역전압 발생 방식
- 역전류 주입 방식
- 전류 전환 방식
- 발산전류 진동 방식
2)직류차단기의 종류
- 기중차단기
- 반도체차단기
- 진공차단기
1️⃣기중차단기
1)구조
2)소호방식
- 이상 시 유도분로에 의한 역기전력 발생
- 전류가 트립코일로 흘러 차단기 자기유지를 상실
- 스프링에 의해 접극자와 철심이 분리
- 소호코일에 의해 고장전류가 제한
- 기중에서 아크 길이를 늘려(아크전압이 높아짐)냉각하여 한류 효과에 의해 차단
3)특징
- 구조가 간단
- 대형화
- 한류효과가 불충분
2️⃣반도체차단기(GTO사이리스터 차단기)
1)구조
2)소호방식
- 홀CT가 과전류 검출
- 게이트 구동장치에 의해 게이트 차단
- 전류를 ZnO로 바이패스
- ZnO 소자의 한류특성에 의해 최종 차단
3)특징
- 기계적 접점 없음
- 수[ms]이내에 고속으로 차단
- 동작 시 소음이 거의 없음
- 유지보수가 간단
- 전력손실 및 발열의 영향에 대한 대책 필요
3️⃣진공차단기
1)구조
2)소호방식
- 아크전압이 10~100[V]로 낮아 한류효과 미미
- 진공접점을 개극함과 동시에 스위치(SW)를 투입하여 진공밸브와 병렬로 설치된 콘덴서를 방전
- 콘덴서에서 방전되는 고주파 진동전류를 주회로전류에 중첩시켜 전류 영점을 발생시킴
- ZnO는 직류회로의 인덕턴스에 축적된 에너지를 소모시킴
3)특징
- 방재성이 우수
- 설치 공간 절약
- 유지보수 우수 : 단시간 전류 차단으로 인한 부품 마모가 적음
4️⃣직류차단기 특성 비교
| 항목 | 기중차단기 | 반도체차단기 | 진공차단기 |
|---|---|---|---|
| 차단원리 | 아크의 연신냉각에 의한 소호 | 반도체소자와 소호기능 | 역전류주입에 의한 소호 |
| 차단시 에너지 처리 | 소호장치 | ZnO소자 | ZnO소자 |
| 정격전압 | DC750/1,500[V] | DC1,500[V] | DC750/1,500[V] |
| 정격전류 | 3~6[kA] | 3[kA] | 3[kA]/6[kA] |
| 개극시간 | 4~8[ms] | – | 1~2[ms] |
개폐기 TD
수변전설비 개폐기 종류 #DS
부하개폐기(LBS). #DL
자동고장구분개폐기(ASS) #DA
전자접촉기(MC) #DM
파워퓨즈(PF) #DP
차단기 원리 #DQ
차단기(CB) #DO
차단기 투입방식과 트립방식 #DI
TRV #DT
GCV 특징과 SF6가스의 향후 대책 #DG
직류차단기 #DH
CTTS와 ATS #DC
최신 차단기의 기술 동향 #DD
배선용 차단기(MCCB) #DB
누전차단기(ELB) #DE
목차(직류차단기 #DH)
직류차단기
💯기출문제
○H21반도체GTO직류차단기의 특징
모범답안(GTO차단기 DH21)
반도체 GTO직류차단기는 기존의 기계식 차단기와는 달리 반도체소자인 GTO를 이용하여 전류를 차단하는장치
주요특징
- 빠른응답속도
기계적인 접촉이 필효 없기 때문에 전기 신호애 의해 매우빠르게 동작하여 시스템의 안정도가 높다
- 긴수명
기계적 마모가 거의 없어 수명이 길고 유지보수가 간편함
- 소형 경량화
기계식 부품이 적어 소형화 및 경량화가 가능하며, 설치공간을 절약할 수 있슴
- 저소음
기계적인 접촉이 없어 소음이 거의 발생하지 안음
- 고속 차단 능력
높은 차단 속도를 가지고 있어 과전류 발생 시 신속하게 차단하여 시스템을 보호함
- 정밀한 제어
게이트 신호를 통해 차단 시간을 정밀하게 제어 할수 있음
- 높은 신뢰성
반토체 소자를 사용하여 신뢰성이 높고, 환경 변화에 강함
- 다양한 기능 구현
제어 회로와 연동하여 다양한 보호 기능을 구현할 수 있음
○H25 저압직류차단장치의 구성방법과 동작원리
모범답안(저압직류차단기 DH25)
구성요소
- 접점
전류가 흐르는 경우를 개폐하는 부분으로, 동작 코일과 기계적으로 연결 - 동작코일
과전류 등의 이상 상황이 발생하면 코일에 전류가 흘러 접점을 개폐시키는 열할 - 아크소호장치
접점이 개쳬푕 때 발생하는 아크를 빠르게 소멸시켜 접점의 손상을 방지하고 차단시간을 단축시키는 장치 - 트립코일
외부 신호에 의해 수동으로 차단기를 개폐시키는 코일 - 보조스위치
차단기의 상태를 표시하거나 다른 보호 장치와 연동하기 위한 스위치
동작원리
- 정상상태
차단기의 접점이 닫혀 있어 전류가 자유롭게 흐름 - 과전류 발생
회로에 과전류가 흐르면 동작코일에 전류가 유도되어 코일이 작동 - 접점 개폐
동작 코일의 작용으로 접점이 분리되면서 회로가 차단 - 아크소호
접점분리 시 발생하는 아크는 아크소호장치에 의해 빠르게 소멸 - 차단완료
아크가 완전히 소멸되면 접점이 안정적으로 열인상태를 유지
차단기의 종류
- 공기차단기
- 유입차단기
- 진공차단기
- 반도체차단기
저압직류차단기의 특징
- 직류 전원 시스템에 적합
- 빠른 차단 속도
- 높은 신뢰도
- 다양한 종류
●H27 직류차단기 종류와 소호방식
모범답안(직류차단기 소호방식 DH27)
1️⃣기중차단기
1)구조
2)소호방식
- 이상 시 유도분로에 의한 역기전력 발생
- 전류가 트립코일로 흘러 차단기 자기유지를 상실
- 스프링에 의해 접극자와 철심이 분리
- 소호코일에 의해 고장전류가 제한
- 기중에서 아크 길이를 늘려(아크전압이 높아짐)냉각하여 한류 효과에 의해 차단
3)특징
- 구조가 간단
- 대형화
- 한류효과가 불충분
2️⃣반도체차단기(GTO사이리스터 차단기)
1)구조
2)소호방식
- 홀CT가 과전류 검출
- 게이트 구동장치에 의해 게이트 차단
- 전류를 ZnO로 바이패스
- ZnO 소자의 한류특성에 의해 최종 차단
3)특징
- 기계적 접점 없음
- 수[ms]이내에 고속으로 차단
- 동작 시 소음이 거의 없음
- 유지보수가 간단
- 전력손실 및 발열의 영향에 대한 대책 필요
3️⃣진공차단기
1)구조
2)소호방식
- 아크전압이 10~100[V]로 낮아 한류효과 미미
- 진공접점을 개극함과 동시에 스위치(SW)를 투입하여 진공밸브와 병렬로 설치된 콘덴서를 방전
- 콘덴서에서 방전되는 고주파 진동전류를 주회로전류에 중첩시켜 전류 영점을 발생시킴
- ZnO는 직류회로의 인덕턴스에 축적된 에너지를 소모시킴
3)특징
- 방재성이 우수
- 설치 공간 절약
- 유지보수 우수 : 단시간 전류 차단으로 인한 부품 마모가 적음
4️⃣직류차단기 특성 비교
| 항목 | 기중차단기 | 반도체차단기 | 진공차단기 |
|---|---|---|---|
| 차단원리 | 아크의 연신냉각에 의한 소호 | 반도체소자와 소호기능 | 역전류주입에 의한 소호 |
| 차단시 에너지 처리 | 소호장치 | ZnO소자 | ZnO소자 |
| 정격전압 | DC750/1,500[V] | DC1,500[V] | DC750/1,500[V] |
| 정격전류 | 3~6[kA] | 3[kA] | 3[kA]/6[kA] |
| 개극시간 | 4~8[ms] | – | 1~2[ms] |
기중차단기, 반도체차단기, 진공차단기
○J직류고속도 차단기의 자기유지현상과 그 대책
직류고속도 차단기의 자기유지 현상이란?
직류고속도 차단기는 전자석을 이용하여 접점을 개폐하는데, 한번 개폐된 접점이 다시 붙는 현상을 자기유지 현상이라고 합니다. 이는 차단기의 코일에 전류가 흐르면서 발생하는 자기장이 접점을 끌어당기는 힘 때문에 발생합니다.
자기유지 현상 발생 원인
- 코일 전류: 코일 전류가 일정 이상 유지될 때 발생합니다.
- 자기장 세기: 코일이 생성하는 자기장의 세기가 클수록 자기력이 강해집니다.
- 접점 간격: 접점 간격이 좁을수록 자기력의 영향을 더 크게 받습니다.
자기유지 현상의 문제점
- 차단기 오동작: 차단기가 정상적으로 작동하지 않아 설비 보호 기능이 저하될 수 있습니다.
- 화재 발생 위험: 접점이 제대로 떨어지지 않아 과열되거나 스파크가 발생하여 화재를 유발할 수 있습니다.
- 시스템 불안정: 시스템 전체에 영향을 미쳐 전력 공급이 불안정해질 수 있습니다.
자기유지 현상 대책
- 코일 전류 감소: 코일 전류를 감소시켜 자기장의 세기를 줄입니다.
- 자기 회로 변경: 자기 회로를 변경하여 자기력의 분포를 조절합니다.
- 접점 재질 변경: 접점 재질을 변경하여 접촉 저항을 줄이고 스파크 발생을 억제합니다.
- 댐핑 장치 설치: 댐핑 장치를 설치하여 접점의 진동을 감쇠시킵니다.
- 보조 스프링 설치: 보조 스프링을 설치하여 접점을 분리시키는 힘을 증가시킵니다.
- 시간 지연 회로: 시간 지연 회로를 추가하여 코일 전류를 일정 시간 후에 차단합니다.
추가적인 고려 사항
- 차단기 종류: 차단기의 종류와 용량에 따라 적절한 대책이 달라질 수 있습니다.
- 설치 환경: 설치 환경 (온도, 습도, 진동 등)에 따라 자기유지 현상이 발생할 확률이 달라질 수 있습니다.
- 정기적인 점검: 정기적인 점검을 통해 차단기의 상태를 확인하고 필요한 조치를 취해야 합니다.
○J19.직류고속도차단기의 방향성에 따른 종류와 유도분로의 선택특성에 대하여 설명하시오
직류고속도차단기의 방향성
직류고속도차단기는 전류의 흐름 방향에 따라 다음과 같이 분류될 수 있습니다.
- 단방향 차단기: 한쪽 방향의 전류만 차단하도록 설계된 차단기입니다. 주로 정류기 등 특정 방향의 전류만 흐르는 회로에 사용됩니다.
- 양방향 차단기: 양쪽 방향의 전류를 모두 차단할 수 있는 차단기입니다. 급전용 회로 등 다양한 방향의 전류가 흐를 수 있는 회로에 사용됩니다.
유도분로의 역할과 선택 특성
유도분로는 직류고속도차단기의 동작 특성을 조절하는 중요한 요소입니다. 유도분로는 코일과 축전기를 결합하여 구성되며, 차단기 동작 시 발생하는 전자기 유도 작용을 이용하여 차단 시간을 조절하거나 과전류로부터 차단기를 보호하는 역할을 합니다.
- 차단 시간 조절: 유도분로의 시간 상수를 조절하여 차단 시간을 조절할 수 있습니다. 시간 상수가 클수록 차단 시간이 길어지고, 작을수록 차단 시간이 짧아집니다.
- 과전류 보호: 유도분로는 과전류가 발생하면 큰 유도 전압을 발생시켜 차단기를 빠르게 동작시켜 과전류로 인한 손상을 방지합니다.
- 방향성: 유도분로는 차단기의 방향성에 따라 설계가 달라집니다. 단방향 차단기의 경우 한쪽 방향의 전류에 대해서만 작동하도록 설계되며, 양방향 차단기의 경우 양쪽 방향의 전류에 대해 모두 작동하도록 설계됩니다.
유도분로의 선택 특성
유도분로를 선택할 때 고려해야 할 요소는 다음과 같습니다.
- 차단기의 종류: 단방향 또는 양방향 차단기에 맞는 유도분로를 선택해야 합니다.
- 차단 시간: 필요한 차단 시간에 따라 유도분로의 시간 상수를 결정해야 합니다.
- 과전류 보호 레벨: 보호해야 할 과전류 레벨에 따라 유도분로의 정격 전압과 전류를 선택해야 합니다.
- 회로 조건: 회로의 임피던스, 전압, 전류 등을 고려하여 유도분로를 선택해야 합니다.
결론
직류고속도차단기의 방향성에 따라 유도분로의 설계 및 선택이 달라집니다. 적절한 유도분로를 선택하여 차단기의 성능을 최적화하고 시스템의 안정성을 확보해야 합니다.
개폐기 TD
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🌐V1003C24
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