TRV(과도회복전압)*

개폐기(D)

수변전설비 개폐기 종류
부하개폐기(LBS).
자동고장구분개폐기(ASS)
전자접촉기(MC)
파워퓨즈(PF)
차단기 원리
차단기(CB)
차단기 투입방식과 트립방식
TRV
GCV 특징과 SF6가스의 향후 대책
직류차단기
CTTS와 ATS
최신 차단기의 기술 동향

배선용 차단기(MCCB)
누전차단기(ELB)

목차(TRV)

TRV

❗TRV(과도회복전압)는?

(transient recovery voltage)

• 차단기의 차단 직후RCL특성에 따른 과도진동으로 차단기의 능력을 측정하는 요소
• 과도진동전압을 재기전압이라 하며 재기전압이 크면 재점호가 발생한다. 재기전압은 유도성 부하 차단 시 가장 큼

1️⃣TRV의 발생

• 차단기가 차단되고 고장전류가 0 이되는 시점에서 발생되는 TRV는 전원 측 회로의 TRV[V₁] 선로 측 회로의 TRV[V₂] 의 전압차[V₁-V₂] 로 나타낼 수 있다

• 고장전류의 파형과 시간의 변화에 따라 발생된 TRV 파형에 반사파가 중첩되기를 반복하여 진동하는 전압파형을 나타내면 다음과 같다.

2️⃣용어의 정의

1)회복전압

• 차단 직후 양단자 간에 나타나는 전압(TRV+PFRV)

2)과도회복전압(TRV)

• Transient Recovery Voltage
• 차단 직후 짧은 시간 동안 발생하는 고주파 성분의 전압으로, 차단기의 절연 파괴를 일으킬 수 있는 가장 위험한 전압
• 진동 주파수가 높고, 진폭이 크며, 상승 시간이 매우 빠릅니다.

3)상용주파수 회복전압(PFRV)

• Power Frequency Recovery Voltage
• 과도회복전압이 안정화된 후 나타나는 상용 주파수의 전압으로, 시스템의 전압과 동일한 주파수를 가지며, 과도회복전압에 비해 진폭이 작고 상승 시간이 느립니다.
• 상용 주파수와 동일한 주파수로 진동하며, 과도회복전압에 비해 안정적입니다.

4)순시과도회복전압(ITRV)

• Instantaneous Transient Recovery Voltage
• 차단기가 고장 전류를 차단하는 순간, 즉 접점이 분리되는 정확한 시점에서 발생하는 최대 과도회복전압 값
• 차단기의 열전파괴특성에 상당한 영향을 줌

5)정격재기전압

• Rated Recovery Voltage
• 차단기가 고장 전류를 차단한 직후, 차단기 접점 사이에 발생하는 과도한 전압 중에서 차단기가 견딜 수 있는 최대 전압
• 차단기가 정상적으로 동작하기 위해 견뎌야 하는 전압의 한계치

6)고유회복전압

• 전로의 1점에 있어서 그 전로의 정현파 교류가 자연 영점에서 아크를 발생하지 않고 차단되거나 또는 전로의 과도현상특성에 영향을 주지 않고 차단되었을 경우의 재기전압
• 3상 회로일때는 최초로 차잔된 상의 동상 단자 간의 값

3️⃣TRV의 종류

지수형(Exponetial) TRV

1)지수형TRV

• 선로가 변압기와 차단기 사이에 존재할 때 차단기 2차측 사고시 선로 종단에서 반사되는 반사파에 의해 TRV가 중첩되는 파형

코사이형(Cosine, Oscillatory) TRV

2)진동형TRV

• 사고가 변압기 또는 직렬 리액터에 의해 제한되며, 선로가 없거나 서지 임피던스가 없을때 발생하는 파형

3)삼각파형TRV

• 단거리 선로 사고시 발생하는 파형

4️⃣TRV의 개선대책

1)케이블포설

• 버스덕트보다 유전체에 의한 커패시턴스값이 증거하여 파고치에 도달하는파고시간이 길어지므로 과도회복전압 상승률의 값을 작게 함

2)케이블의 삼각배치

• 일렬배치보다 삼각배치 시 상승률이 작으며 버스덕트 포설시보다 상승률이 감소

3)콘덴서 추가 설치

• 상승률은 커패시턴스 크기의 증가에 따라 완화되는 특성

5️⃣TRV의 크기와 파형

• 계통전압,계통구성, 설비상수, 차단기 설치위치, 고장전류 등에 따라 크기와 파형이 변함
• 정현과도회복전압은 차단기 정격차단전류 또는 그 이하의 전류를 차단할 때 부과될 수있는 고유 회복전압의 한도로서 2-파라메타법, 4-파라메타법의 규약치로 표시함

6️⃣TRV의 parameter 적용 기준

1)2-parameter법

72.5[kV]이하 전 단락전류 및 100[kV]이상의 10[%] 정격단락전류에 적용 (매개변수 Uc[파고치] t2[파고시간])

2)4-parameter법

100[kV]이상의 100[%], 60[%], 30[%] 단락전류에 적용 (매개변수 U1[초기파고치],t2[파고시간])

7️⃣차단기 선정 시 고려사항

• 계통의 TRV보다 충분히 큰 차단기를 선정한다
• TRV분석은 계통의 구성방법, 고장전류의 크기, 변압기 임피던스, 부하의 종류 및 크기등에 따라 차이가 나므로 정확한 검토가 필요하다
• 차단기 선정 시 계통구성 이전에 다양한 경우를 선정하여 시뮬레이션을 통해 위험 부분을 예측해야 한다.

8️⃣결론

• 전력계통의 크게 증가하고 복잡해짐에 따라 전력계통의 고장시 발생하는 고장전류 또한 크게 증가하여 차단기가 큰 고장전류를 고장전류를 견디지 못하고 차단기에 실채하는 경우도 발생한다
• 따라서 차단기 및 계통의 모든 전력기기들은 이러한 큰 고장 수준에도 견딜수 있게 설계되어야 한다.

개폐기(D)

수변전설비 개폐기 종류
부하개폐기(LBS).
자동고장구분개폐기(ASS)
전자접촉기(MC)
파워퓨즈(PF)
차단기 원리
차단기(CB)
차단기 투입방식과 트립방식
TRV
GCV 특징과 SF6가스의 향후 대책
직류차단기
CTTS와 ATS
최신 차단기의 기술 동향

배선용 차단기(MCCB)
누전차단기(ELB)

목차(TRV)

TRV

💯기출문제

●H15.차단기의 성능을 결정하는 TRV유형에 대하여 설명하시오

TRV 유형이 차단기 성능에 미치는 영향

TRV는 크게 과도회복전압(TRV)와 상용주파수 회복전압(PFRV)으로 나눌 수 있으며, 각 유형에 따라 차단기의 성능에 미치는 영향이 다릅니다.

1. 과도회복전압 (TRV)

• 정의: 차단 직후 짧은 시간 동안 발생하는 고주파 성분의 전압으로, 진폭이 크고 상승 시간이 매우 빠릅니다.
• 차단기 성능에 미치는 영향:
  • 절연 파괴: TRV의 진폭이 차단기의 절연 내력을 초과하면 절연 파괴가 발생하여 차단기가 고장날 수 있습니다.
  • 재점호: TRV가 높으면 차단된 회로에 다시 전류가 흐르는 재점호 현상이 발생할 수 있습니다.
  • 차단기 수명: 반복적인 TRV는 차단기의 수명을 단축시킬 수 있습니다.

2. 상용주파수 회복전압 (PFRV)

• 정의: 과도회복전압이 안정화된 후 나타나는 상용 주파수의 전압으로, 진폭이 상대적으로 작고 상승 시간이 느립니다.
• 차단기 성능에 미치는 영향:
  • 열적 스트레스: PFRV는 차단기 접점에 열적 스트레스를 가하여 접점 마모를 유발할 수 있습니다.
  • 절연 열화: 장기간 PFRV에 노출되면 절연체의 열화를 가속화시킬 수 있습니다.

●H16.교류차단기 설정기준에서 TRV의 2파라미터와 4파라미터의 적용기준을 설명하시오

TRV 파라미터의 종류와 의미

TRV의 파형을 분석하기 위해 다양한 파라미터를 사용하는데, 그중에서도 2파라미터와 4파라미터가 주로 사용됩니다.

• 2파라미터: TRV 파형의 최대값(Peak Value)과 상승 시간(Time to Peak)을 이용하여 파형을 간략하게 표현하는 방법입니다.
• 4파라미터: 최대값 외에, 시간에 따른 전압 변화를 더욱 정확하게 나타내기 위해 추가적인 파라미터(예: 시간 상수, 감쇠율 등)를 사용하는 방법입니다.

2파라미터와 4파라미터의 적용 기준

2파라미터와 4파라미터는 각각 장단점이 있으며, 적용하는 기준은 다음과 같습니다.

2파라미터 적용 기준

• 장점:
  • 간단하고 명확하게 TRV 파형을 표현할 수 있습니다.
  • 차단기의 기본적인 성능 평가에 적합합니다.
• 단점:
  • TRV 파형의 세부적인 특징을 반영하기 어렵습니다.
  • 복잡한 시스템의 TRV 분석에는 부족할 수 있습니다.
• 적용 대상:
  • 차단기의 기본적인 성능 시험
  • 간단한 시스템의 TRV 분석
  • 빠른 분석이 필요한 경우

4파라미터 적용 기준

• 장점:
  • TRV 파형을 더욱 정확하게 표현할 수 있습니다.
  • 복잡한 시스템의 TRV 분석에 적합합니다.
  • 차단기의 상세한 성능 평가에 활용될 수 있습니다.
• 단점:
  • 분석이 복잡하고 시간이 오래 걸릴 수 있습니다.
  • 많은 데이터가 필요합니다.
• 적용 대상:
  • 복잡한 시스템의 TRV 분석
  • 차단기의 상세한 설계 및 검증
  • 새로운 차단기 개발 시 성능 평가

차단기 설정 시 TRV 파라미터 고려 사항

• 차단기 종류: 차단기의 종류에 따라 적절한 파라미터를 선택해야 합니다.
• 시스템 구성: 시스템의 인덕턴스, 용량 등에 따라 TRV 파형이 달라지므로, 시스템 구성을 고려하여 파라미터를 설정해야 합니다.
• 운전 조건: 부하 전류, 시스템 고장 종류 등 운전 조건에 따라 TRV 파형이 변화할 수 있으므로, 다양한 운전 조건을 고려하여 파라미터를 설정해야 합니다.
• 안전율: 차단기의 안전을 위해 TRV 파라미터에 충분한 안전율을 적용해야 합니다.

●H20.과부하 차단 시 TRV의 발생현상에 따른 개선대책과 차단기 선정시 고려사항

TRV(Transient Recovery Voltage)란?

TRV는 과부하 상황에서 차단기가 동작하여 회로를 차단하는 순간, 차단기 접점 사이에 발생하는 과도한 전압을 의미합니다. 이는 회로의 인덕턴스와 용량에 의해 발생하며, 차단기의 절연 파괴를 유발하여 시스템의 안정성을 위협할 수 있는 요소입니다.

TRV 발생 원인

• 회로의 인덕턴스: 회로에 흐르던 전류가 갑자기 차단될 때 자기장이 붕괴되면서 유도 전압이 발생합니다.
• 회로의 용량: 회로 내의 축전기가 충전되어 있을 경우, 차단 시 방전되면서 과도 전압이 발생합니다.

TRV 발생에 따른 문제점

• 차단기 절연 파괴: 과도한 TRV는 차단기의 절연을 파괴하여 차단기 고장을 유발할 수 있습니다.
• 시스템 불안정: TRV로 인해 시스템에 과전압이 발생하여 다른 기기의 손상을 야기할 수 있습니다.
• 재점호: 차단된 회로에 다시 전류가 흐르는 현상이 발생하여 시스템 보호에 실패할 수 있습니다.

TRV 저감 대책

1. 리액터 설치:
   • 용량성 서지에 대해서는 리액터를 설치하여 서지 억제
   • 리액터는 인덕턴스 성분을 증가시켜 TRV 상승 속도를 늦추는 역할을 합니다.
2. 중성점 접지:
   • 중성점을 접지하면 대지전위가 내려가 서지 억제
   • 대지 임피던스를 감소시켜 TRV의 진폭을 줄입니다.
3. 차단기 성능 향상:
   • 소호 능력이 우수한 차단기를 사용하여 TRV를 낮출 수 있습니다.
   • 진공 차단기, SF6 가스 차단기 등이 일반적으로 높은 소호 능력을 가지고 있습니다.
4. 서지 억제 소자 사용:
   • 서지 억제 소자(Varistor, MOV 등)를 사용하여 TRV를 흡수할 수 있습니다.
   • 서지 억제 소자는 과전압이 발생할 때 스스로 저항값이 낮아져 과전압을 흡수하는 역할을 합니다.

차단기 선정 시 고려 사항

• 정격 차단 전류: 시스템의 최대 단락 전류를 고려하여 충분한 정격 차단 전류를 가진 차단기를 선정해야 합니다.
• 정격 절연 전압: 시스템의 최대 운전 전압보다 높은 정격 절연 전압을 가진 차단기를 선정해야 합니다.
• 정격 과도 회복 전압: 시스템에서 발생할 수 있는 최대 TRV를 고려하여 정격 과도 회복 전압이 충분한 차단기를 선정해야 합니다.
• 소호 능력: 높은 소호 능력을 가진 차단기를 선택하여 TRV를 낮출 수 있습니다.
• 차단 시간: 필요한 차단 시간을 만족하는 차단기를 선정해야 합니다.

○H21.반도체GTO직류차단기의 특징

반도체 GTO(Gate Turn-Off Thyristor) 직류 차단기는 기존의 기계식 차단기와는 달리 반도체 소자인 GTO를 이용하여 전류를 차단하는 장치입니다. 이러한 특징으로 인해 기존의 차단기가 가진 여러 단점을 극복하고 새로운 가능성을 열었습니다.

반도체 GTO 직류 차단기의 주요 특징

• 빠른 응답 속도: 기계적인 접촉이 필요 없기 때문에 전기 신호에 의해 매우 빠르게 동작하여 시스템의 안정성을 높입니다.
• 긴 수명: 기계적 마모가 거의 없어 수명이 길고 유지보수가 간편합니다.
• 소형 경량화: 기계식 부품이 적어 소형화 및 경량화가 가능하며, 설치 공간을 절약할 수 있습니다.
• 저소음: 기계적인 접촉이 없어 소음이 거의 발생하지 않습니다.
• 고속 차단 능력: 높은 차단 속도를 가지고 있어 과전류 발생 시 신속하게 차단하여 시스템을 보호합니다.
• 정밀한 제어: 게이트 신호를 통해 차단 시간을 정밀하게 제어할 수 있습니다.
• 높은 신뢰성: 반도체 소자를 사용하여 신뢰성이 높고, 환경 변화에 강합니다.
• 다양한 기능 구현: 제어 회로와 연동하여 다양한 보호 기능을 구현할 수 있습니다.

기존 기계식 차단기와의 비교

특징	기계식 차단기	반도체 GTO 직류 차단기
응답 속도	느림	매우 빠름
수명	짧음, 주기적인 유지보수 필요	긴 수명, 유지보수 간편
크기	크고 무거움	소형 경량
소음	크게 발생	거의 무소음
차단 능력	상대적으로 낮음	높음
제어	어려움	정밀한 제어 가능
신뢰성	환경 변화에 취약	높음

활용 분야

• HVDC(고압 직류 송전) 시스템: 장거리 송전 시 효율이 높고, 계통 안정도를 향상시키는 데 기여합니다.
• 신재생 에너지 시스템: 태양광, 풍력 발전 등 변동성이 큰 발전원의 출력을 안정화시키는 데 사용됩니다.
• 철도 전력 시스템: 전동차의 주행 안전을 위한 보호 장치로 활용됩니다.
• 산업용 전력 시스템: 대규모 산업 시설의 전력 공급 안정성을 확보하는 데 사용됩니다.

○26.차단기 회복전압의 종류 및 특징

회복전압이란?

회복전압(Recovery Voltage)이란 차단기 접점이 분리된 직후 차단기 양단에 발생하는 과도한 전압을 의미합니다. 이 전압은 회로의 인덕턴스와 용량에 의해 발생하며, 차단기의 소호 능력을 초과할 경우 재점호(re-ignition) 현상이 발생하여 차단이 실패할 수 있습니다.

회복전압의 종류

회복전압은 크게 두 가지 종류로 나눌 수 있습니다.

1. 과도회복전압(Transient Recovery Voltage, TRV)
   • 차단 직후 짧은 시간 동안 발생하는 고주파 성분의 전압으로, 차단기의 절연 파괴를 일으킬 수 있는 가장 위험한 전압입니다.
   • 특징: 진동 주파수가 높고, 진폭이 크며, 상승 시간이 매우 빠릅니다.
2. 상용주파수 회복전압(Power Frequency Recovery Voltage, PFRV)
   • 과도회복전압이 안정화된 후 나타나는 상용 주파수의 전압으로, 시스템의 전압과 동일한 주파수를 가지며, 과도회복전압에 비해 진폭이 작고 상승 시간이 느립니다.
   • 특징: 상용 주파수와 동일한 주파수로 진동하며, 과도회복전압에 비해 안정적입니다.

회복전압의 특징

• 회로 구성에 따라 달라짐: 회로의 인덕턴스와 용량에 따라 회복전압의 크기와 파형이 달라집니다.
• 차단기 종류에 따라 달라짐: 차단기의 종류에 따라 소호 능력이 다르므로, 회복전압에 대한 내성도 달라집니다.
• 차단 시점에 따라 달라짐: 전류 영점 부근에서 차단할 때 회복전압이 가장 크게 발생합니다.
• 차단기의 수명에 영향: 과도한 회복전압은 차단기의 절연 파괴를 유발하여 수명을 단축시킬 수 있습니다.

회복전압 저감 방안

• 차단기 성능 향상: 소호 능력이 우수한 차단기를 사용하여 회복전압을 낮출 수 있습니다.
• 회로 구성 변경: 회로의 인덕턴스와 용량을 조절하여 회복전압을 감소시킬 수 있습니다.
• 서지 억제 소자 사용: 서지 억제 소자를 사용하여 과도회복전압을 흡수할 수 있습니다.

개폐기(D)

수변전설비 개폐기 종류
부하개폐기(LBS).
자동고장구분개폐기(ASS)
전자접촉기(MC)
파워퓨즈(PF)
차단기 원리
차단기(CB)
차단기 투입방식과 트립방식
TRV
GCV 특징과 SF6가스의 향후 대책
직류차단기
CTTS와 ATS
최신 차단기의 기술 동향

배선용 차단기(MCCB)
누전차단기(ELB)

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