D 개폐기

수전설비 인입구에 설치되는 부하개폐기는 전력 시스템에서 매우 중요한 역할을 수행합니다. 부하개폐기는 정격 전류를 차단하지는 못하지만, 무부하 상태에서 회로를 개폐하여 선로를 분기하거나 구분하고, 전력 계통을 보호하는 역할을 합니다. 따라서 부하개폐기를 설계하고 시공할 때에는 다양한 요소들을 고려해야 합니다.

1.부하개폐기 선정 시 고려사항

• 정격 전압 및 전류:
• 차단 용량:
• 절연 방식:
• 운전 방식:
• 보호 기능:

2.설계 시 고려사항

• 배치: 부하개폐기는 접근성이 좋고, 유지보수가 용이한 위치에 배치
• 기초: 부하개폐기의 무게와 진동을 고려하여 충분한 강도를 가진 기초를 설계
• 케이블 연결: 케이블 연결 시 접촉 저항을 최소화하고, 과열을 방지하기 위한 적절한 크기의 케이블과 접속 부품을 사용
• 보호: 부하개폐기는 외부 충격, 습기, 오염 등으로부터 보호하기 위한 적절한 조치를 취함
• 접지: 안전을 위해 부하개폐기를 확실하게 접지

3.시공 시 고려사항

• 설치 기준: 제조사의 설치 매뉴얼을 준수하여 정확하게 설치해야 합니다.
• 조정: 설치 후에는 부하개폐기의 각종 조정을 정확하게 수행해야 합니다.
• 시험: 설치가 완료된 후에는 기능 시험, 절연 시험 등 다양한 시험을 수행하여 이상 유무를 확인해야 합니다.

4.기타 고려사항

• 유지보수: 정기적인 점검 및 유지보수를 통해 부하개폐기의 수명을 연장하고, 시스템의 안정성을 확보
• 환경 조건: 설치 환경의 온도, 습도, 오염도 등을 고려하여 부하개폐기를 선정
• 진동: 진동이 심한 환경에서는 진동에 강한 부하개폐기를 선택

1.차단기(ACB)
과전류, 단락전류, 지락전류 보호가능하나 순시보호 뒤짐
최근 순시요소부 제품 공급으로 후비보호 가능

2.배선용차단기(MCCB)
과전류, 단락보호기능
순시요소부+한시요소부를 뫂드 케이스에 내장

3.퓨즈(PF)
한류특성과 용단특성을 이용한 단락보호
차단기용량이 적은 보호기의 후비보호 가능

4.전자개폐기(MC)
부하의 빈번한 개폐 및 과부하보호용
전자접촉기와 열동계전기 또는 EOCR

25.8[kV](200[A]), 25.8[kV](400[A])

22.9[kV], 1,000[kVA] 이하 특별고압 간이 수변전설비 용량에 대하여
수전용량이 300[kVA]를 초과하는 경우의 인입개폐기로서 공급변전소의 CB 및 선로의 Recloser와 조합하여 사고 발생 시 정전을 최소화하기 위하여 사용

전력손실율

전력손실

전류공식

저항공식

전력손실율

배전선로 재폐로 시스템

배전선로에서 고장이 발생했을 때, 일시적으로 해당 선로를 차단하고 고장을 제거한 후 다시 전력을 공급하는 시스템

수전용개폐기(ASS)

수용가의 전력공급을 제어하는 장치로, 수용가의 전력 사용량에 따라 자동으로 개폐

2️⃣종류

1)한류형(限流形) 퓨즈

• 한류형 차단기는1/2 사이클에 차단하고 전압 0점에서 차단

• 아크 저항을 크게 하여 아크 전압을 높게 함으로써 단락전류를 제한하여 차단하는 방식의 퓨즈
• 구조는 밀폐된 절연통의 양단을 막는 접촉 금속 간 퓨즈 엘레멘트를 연결하고 여기에 규사 등의 소호제를 넣어 밀봉
• 용단시간 (0.1cycle)
• Arc시간 (0.4cycle)
• 전차단시간=용단시간+Arc시간(0.5cycle 이내에 차단)
• 높은 아크저항에 의한 사고전류를 전압0점에서 한류작용에 의한 강제적 차단
  • 과전압을 발생한다
  • 소형으로 차단용량이 크고, 최소차단전류가 있다.
  • 한류효과가 크다

2)비한류형(非限流形) 퓨즈

• 비한류형 차단기는 1사이클에 차단하고 전류 0점에서 차단

• 한류 퓨즈 이외의 것을 총칭하며, 소호통 속에 열 분해 가스를 생성하는 재료를 넣고 퓨즈 엘레멘트가 용단되어 발생되는 가스를 통에서 분출시켜 전류 영점에서 극간의 절연 내력을 높여 차단하는 방출형 퓨즈
• 소호가스 발생하여 전류0점의 극간 절연내력을 과도회복전압 이상 높혀 차단
• 용단시간 (0.1cycle)
• Arc시간 (0.55cycle)
• 전차단시간=용단시간+Arc시간(0.65cycle 이내에 차단)
  • 과전압을 발생하지 않는다
  • 대형이고 한류효과가 적다
  • 녹으면 반드시 차단한다.

1.허용특성
퓨즈의 정격전류 선정 시 필요하며 퓨즈에 어느 시간 통전하여도 가용체에 열화를 발생시키지 않는 시간과 전류와의 관계를 나타내는 곡선

2.용단특성
퓨즈에 과전류가 흐르기 시작하여 가용체가 용단, 아크를 발생하기까지의 시간과 전류의 관계를 나타내는 곡선이다. 최소 용단특성, 평균 용단특성, 최대 용단특성

3.차단특성
퓨즈에 과전류가 흐르기 시작하여 가용체가 용단, 아크가 수렴하기까지의 시간과 전류의 관계를 나타내는 곡선. 이 특성은 차단기와 혼합해서 사용할 경우 보호협조를 검토 할 때 사용

4.한류특성
퓨즈에 과전류가 흐를 때 파고치를 어느 정도 까지 제한하는가를 나타내는 것

5.I²t특성
퓨즈에 전류가 흐르고 있는 일정기간중 전류 순시치의 2승 적분치를 나타내는 것

1.허용특성
퓨즈의 정격전류 선정 시 필요하며 퓨즈에 어느 시간 통전하여도 가용체에 열화를 발생시키지 않는 시간과 전류와의 관계를 나타내는 곡선

2.용단특성
퓨즈에 과전류가 흐르기 시작하여 가용체가 용단, 아크를 발생하기까지의 시간과 전류의 관계를 나타내는 곡선이다. 최소 용단특성, 평균 용단특성, 최대 용단특성

3.차단특성
퓨즈에 과전류가 흐르기 시작하여 가용체가 용단, 아크가 수렴하기까지의 시간과 전류의 관계를 나타내는 곡선. 이 특성은 차단기와 혼합해서 사용할 경우 보호협조를 검토 할 때 사용

4.한류특성
퓨즈에 과전류가 흐를 때 파고치를 어느 정도 까지 제한하는가를 나타내는 것

5.I²t특성
퓨즈에 전류가 흐르고 있는 일정기간중 전류 순시치의 2승 적분치를 나타내는 것

6️⃣퓨즈 선정시 고려사항

• 과부하전류에 동작하지 말 것
• 변압기 여자 돌입전류에 동작하지 말 것
• 전동기 기동전류에 동작하지 말 것
• 보호기기와 협조를 가질것

7️⃣용도

단락보호용, 차단기 백업보호

4️⃣파워퓨즈의 장 단점

한류형퓨즈,비한류형퓨즈

1.허용특성
퓨즈의 정격전류 선정 시 필요하며 퓨즈에 어느 시간 통전하여도 가용체에 열화를 발생시키지 않는 시간과 전류와의 관계를 나타내는 곡선

2.용단특성
퓨즈에 과전류가 흐르기 시작하여 가용체가 용단, 아크를 발생하기까지의 시간과 전류의 관계를 나타내는 곡선이다. 최소 용단특성, 평균 용단특성, 최대 용단특성

3.차단특성
퓨즈에 과전류가 흐르기 시작하여 가용체가 용단, 아크가 수렴하기까지의 시간과 전류의 관계를 나타내는 곡선. 이 특성은 차단기와 혼합해서 사용할 경우 보호협조를 검토 할 때 사용

4.한류특성
퓨즈에 과전류가 흐를 때 파고치를 어느 정도 까지 제한하는가를 나타내는 것

5.I²t특성
퓨즈에 전류가 흐르고 있는 일정기간중 전류 순시치의 2승 적분치를 나타내는 것

22.9kV 계통 주변압기 1차측을 PF(Power Fuse)만으로 보호할 경우 결상 및 역상에 대한 보호 방안은 다음과 같습니다.

1. 결상 보호

• PF의 역할:
  • PF는 과전류 또는 단락 전류가 발생했을 때 회로를 차단하여 변압기를 보호하는 역할을 합니다.
  • 그러나 PF는 결상과 같은 불평형 상태를 감지하고 차단하는 기능은 없습니다.
• 추가적인 보호 방안:
  • 결상 계전기(Phase Failure Relay) 설치: 결상 계전기는 3상 전압의 불평형을 감지하여 결상 발생 시 회로를 차단합니다. 변압기 2차측에 설치하는 주차단기에 결상계전기 설치를 권장합니다.
  • 2차측 보호 강화: 2차측에 과전압, 부족전압 계전기 등을 설치하여 결상으로 인한 2차측 전압 불균형을 감지하고 차단합니다.

2. 역상 보호

• PF의 역할:
  • PF는 역상 전류를 감지하고 차단하는 기능이 없습니다.
• 추가적인 보호 방안:
  • 역상 계전기(Negative Phase Sequence Relay) 설치: 역상 계전기는 역상 전류를 감지하여 역상 발생 시 회로를 차단합니다.
  • 2차측 보호 강화: 2차측에 역상 전압 계전기 등을 설치하여 역상 전압을 감지하고 차단합니다.
  • 변압기 결선 확인: 변압기 결선이 올바른지 확인하여 역상 발생 가능성을 최소화합니다.

1.허용특성
퓨즈의 정격전류 선정 시 필요하며 퓨즈에 어느 시간 통전하여도 가용체에 열화를 발생시키지 않는 시간과 전류와의 관계를 나타내는 곡선

2.용단특성
퓨즈에 과전류가 흐르기 시작하여 가용체가 용단, 아크를 발생하기까지의 시간과 전류의 관계를 나타내는 곡선이다. 최소 용단특성, 평균 용단특성, 최대 용단특성

3.차단특성
퓨즈에 과전류가 흐르기 시작하여 가용체가 용단, 아크가 수렴하기까지의 시간과 전류의 관계를 나타내는 곡선. 이 특성은 차단기와 혼합해서 사용할 경우 보호협조를 검토 할 때 사용

4.한류특성
퓨즈에 과전류가 흐를 때 파고치를 어느 정도 까지 제한하는가를 나타내는 것

5.I²t특성
퓨즈에 전류가 흐르고 있는 일정기간중 전류 순시치의 2승 적분치를 나타내는 것

1️⃣차단기의 정격

1)정격전압[kV]

• 차단기의 정격전압이란 규정된 조건을 만족하는 개폐동작을 할 수 있는 사용회로의 상한을 말하며 선간전압(실효치)
• 정격전압=공칭전압×(1.2/1.1)
• 즉, 22.9[kV]차단기의 정격전압은 25[kV]
• 사용회로전압보다 큰 정격전압의 차단기를 선정해도 차단기 자체에는 아무런 지장이 없지만, 경제적으로나 외형적으로 이로운점이 없어 정격전압의 것을 선정

2)정격전류[kA]

• 정격전압, 정격주파수에서 차단기에 온도 상승을 초과하지 않고 연속적으로 흘릴 수 있는 전류의 한도
• 보통은 기동 전류나 전압강하의 영향, 기타 안정도를 고려해서 최대 부하전류의 1.2배정도로 하고, 장차 부하증가 예상되는 경우에는 1.5배 정도의 정격전류를 갖는 차단기를 채용
• 차단기는 최대 부하전류 또는 배전선의 전류용량 이상의 정격전류를 선정

3)정격차단전류[kA]

• 정격 및 규정된 표준동작 책무와 동작상태에서 차단할 수 있는 차단전류의 한도
• 정격차단전류는 차단전류의 교류분 실효치를 나타내나 직류분을 포함해서 차단전류의 한도를 나타내는 경우에는 정격비대칭 전류
• 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 선정
• 차단기의 차단 순간에 각 극에 흐르는 전류를 차단전류라 하고, 발호 순간의 대칭단락전류로 나타낸다

• 초고압 회로의 고속차단 시나 발전기 단자에 가까운 회로 등에서 비교적 단시간 차단하는 경우는 직류분을 무시할수 없으나, 고압회로의 차단기는 직류분의 영향은 거의 없다고 생각해도 됨

4)정격차단용량[MVA]

• 차단기의 정격차단용량은 3상 교류인 경우 차단기의 정격차단전류와 정격전압과의 곱에√3을 곱한것
• Ps=√3 Vn Is[MVA]
• 차단기용량은 전력계통의 규모가 커질수록 커지기 때문에 경제적인 차단기를 사용하려면 정격차단전류를 감소시켜야함

5)정격투입전류[kA]

• 정격조건하에서 규정된 동작책무와 동작상태에 따라 투입할 수 있는 투입전류의 한도
• 투입전류의 맨 처음 주파수의 순간치를 최대치로 표시
  정격투입전류는 정격차단전류의 약 2.5배
• 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 것
• 정격차단전류가 결정되면 이 값도 자동으로 결정

6)정격단시간전류[kA]

• 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

7)정격차단시간[C/s]

• 정격차단전류를 정격조건하에서, 규정된 동작책무와 동작상태에 따라 차단하는 경우의 차단시간의 한도
• 즉, 차단기가 트립지령을 받고부터(보호계전기의 접점이 닫혀지고부터)트립장치가 동작하여 전류차단을 완료할 때까지의 시간
• 정격 차단시간은 정격주파수를 기준으로 한 사이클수로 표시
• 즉, 부하차단을 시작하여 접점이 열리며서 아크가 확 일어났다가 완전 소호되어 아크가 zero로 되어 절연을 완전 회복한 상태 → 3cycle, 5cycle, 8cycle

8)무부하 투입시간

• 무부하에서 차단기의 투입코일이 동작하여 기계적으로 Latch가 걸려 투입동작이 완료 된 상태

9)개극시간

• 차단기의 트립코일이 동작하여 주회로접점이 기계적인 정해진 만큼 완전히 OPEN된 상태

1️⃣차단기의 정격

1)정격전압[kV]

• 차단기의 정격전압이란 규정된 조건을 만족하는 개폐동작을 할 수 있는 사용회로의 상한을 말하며 선간전압(실효치)
• 정격전압=공칭전압×(1.2/1.1)
• 즉, 22.9[kV]차단기의 정격전압은 25[kV]
• 사용회로전압보다 큰 정격전압의 차단기를 선정해도 차단기 자체에는 아무런 지장이 없지만, 경제적으로나 외형적으로 이로운점이 없어 정격전압의 것을 선정

2)정격전류[kA]

• 정격전압, 정격주파수에서 차단기에 온도 상승을 초과하지 않고 연속적으로 흘릴 수 있는 전류의 한도
• 보통은 기동 전류나 전압강하의 영향, 기타 안정도를 고려해서 최대 부하전류의 1.2배정도로 하고, 장차 부하증가 예상되는 경우에는 1.5배 정도의 정격전류를 갖는 차단기를 채용
• 차단기는 최대 부하전류 또는 배전선의 전류용량 이상의 정격전류를 선정

3)정격차단전류[kA]

• 정격 및 규정된 표준동작 책무와 동작상태에서 차단할 수 있는 차단전류의 한도
• 정격차단전류는 차단전류의 교류분 실효치를 나타내나 직류분을 포함해서 차단전류의 한도를 나타내는 경우에는 정격비대칭 전류
• 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 선정
• 차단기의 차단 순간에 각 극에 흐르는 전류를 차단전류라 하고, 발호 순간의 대칭단락전류로 나타낸다

• 초고압 회로의 고속차단 시나 발전기 단자에 가까운 회로 등에서 비교적 단시간 차단하는 경우는 직류분을 무시할수 없으나, 고압회로의 차단기는 직류분의 영향은 거의 없다고 생각해도 됨

4)정격차단용량[MVA]

• 차단기의 정격차단용량은 3상 교류인 경우 차단기의 정격차단전류와 정격전압과의 곱에√3을 곱한것
• Ps=√3 Vn Is[MVA]
• 차단기용량은 전력계통의 규모가 커질수록 커지기 때문에 경제적인 차단기를 사용하려면 정격차단전류를 감소시켜야함

5)정격투입전류[kA]

• 정격조건하에서 규정된 동작책무와 동작상태에 따라 투입할 수 있는 투입전류의 한도
• 투입전류의 맨 처음 주파수의 순간치를 최대치로 표시
  정격투입전류는 정격차단전류의 약 2.5배
• 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 것
• 정격차단전류가 결정되면 이 값도 자동으로 결정

6)정격단시간전류[kA]

• 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

7)정격차단시간[C/s]

• 정격차단전류를 정격조건하에서, 규정된 동작책무와 동작상태에 따라 차단하는 경우의 차단시간의 한도
• 즉, 차단기가 트립지령을 받고부터(보호계전기의 접점이 닫혀지고부터)트립장치가 동작하여 전류차단을 완료할 때까지의 시간
• 정격 차단시간은 정격주파수를 기준으로 한 사이클수로 표시
• 즉, 부하차단을 시작하여 접점이 열리며서 아크가 확 일어났다가 완전 소호되어 아크가 zero로 되어 절연을 완전 회복한 상태 → 3cycle, 5cycle, 8cycle

8)무부하 투입시간

• 무부하에서 차단기의 투입코일이 동작하여 기계적으로 Latch가 걸려 투입동작이 완료 된 상태

9)개극시간

• 차단기의 트립코일이 동작하여 주회로접점이 기계적인 정해진 만큼 완전히 OPEN된 상태

2️⃣정격투입 조작전압

• 차단기의 전기투입 조작장치가 설계되는 투입조작전압을 말하며 투입조작중에 있는 최대 전류시의 단자전압을 표시
• 전압으로는 직류 125[V], 교류단상110[V], 220[V] (또는 3상 220[V], 380[V])를 표준으로 한다
• 차단기의 전기투입 조작방식은 그의 정격투입 조작전압의 85% 이상 110%이하의 투입 조작전압으로 정격투입전류를 지장 없이 투입할 수 있어야 한다

1️⃣차단기의 정격

1)정격전압[kV]

• 차단기의 정격전압이란 규정된 조건을 만족하는 개폐동작을 할 수 있는 사용회로의 상한을 말하며 선간전압(실효치)
• 정격전압=공칭전압×(1.2/1.1)
• 즉, 22.9[kV]차단기의 정격전압은 25[kV]
• 사용회로전압보다 큰 정격전압의 차단기를 선정해도 차단기 자체에는 아무런 지장이 없지만, 경제적으로나 외형적으로 이로운점이 없어 정격전압의 것을 선정

2)정격전류[kA]

• 정격전압, 정격주파수에서 차단기에 온도 상승을 초과하지 않고 연속적으로 흘릴 수 있는 전류의 한도
• 보통은 기동 전류나 전압강하의 영향, 기타 안정도를 고려해서 최대 부하전류의 1.2배정도로 하고, 장차 부하증가 예상되는 경우에는 1.5배 정도의 정격전류를 갖는 차단기를 채용
• 차단기는 최대 부하전류 또는 배전선의 전류용량 이상의 정격전류를 선정

3)정격차단전류[kA]

• 정격 및 규정된 표준동작 책무와 동작상태에서 차단할 수 있는 차단전류의 한도
• 정격차단전류는 차단전류의 교류분 실효치를 나타내나 직류분을 포함해서 차단전류의 한도를 나타내는 경우에는 정격비대칭 전류
• 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 선정
• 차단기의 차단 순간에 각 극에 흐르는 전류를 차단전류라 하고, 발호 순간의 대칭단락전류로 나타낸다

• 초고압 회로의 고속차단 시나 발전기 단자에 가까운 회로 등에서 비교적 단시간 차단하는 경우는 직류분을 무시할수 없으나, 고압회로의 차단기는 직류분의 영향은 거의 없다고 생각해도 됨

4)정격차단용량[MVA]

• 차단기의 정격차단용량은 3상 교류인 경우 차단기의 정격차단전류와 정격전압과의 곱에√3을 곱한것
• Ps=√3 Vn Is[MVA]
• 차단기용량은 전력계통의 규모가 커질수록 커지기 때문에 경제적인 차단기를 사용하려면 정격차단전류를 감소시켜야함

5)정격투입전류[kA]

• 정격조건하에서 규정된 동작책무와 동작상태에 따라 투입할 수 있는 투입전류의 한도
• 투입전류의 맨 처음 주파수의 순간치를 최대치로 표시
  정격투입전류는 정격차단전류의 약 2.5배
• 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 것
• 정격차단전류가 결정되면 이 값도 자동으로 결정

6)정격단시간전류[kA]

• 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

7)정격차단시간[C/s]

• 정격차단전류를 정격조건하에서, 규정된 동작책무와 동작상태에 따라 차단하는 경우의 차단시간의 한도
• 즉, 차단기가 트립지령을 받고부터(보호계전기의 접점이 닫혀지고부터)트립장치가 동작하여 전류차단을 완료할 때까지의 시간
• 정격 차단시간은 정격주파수를 기준으로 한 사이클수로 표시
• 즉, 부하차단을 시작하여 접점이 열리며서 아크가 확 일어났다가 완전 소호되어 아크가 zero로 되어 절연을 완전 회복한 상태 → 3cycle, 5cycle, 8cycle

8)무부하 투입시간

• 무부하에서 차단기의 투입코일이 동작하여 기계적으로 Latch가 걸려 투입동작이 완료 된 상태

9)개극시간

• 차단기의 트립코일이 동작하여 주회로접점이 기계적인 정해진 만큼 완전히 OPEN된 상태

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.

TRV의종류

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

2.진동형TRV
사고가 변압기 또는 직렬 리액터에 의해 제한되며, 선로가 없거나 서지 임피던스가 없을때 발생하는 파형

3.삼각파형TRV
단거리 선로 사고시 발생하는 파형

1.정격전압(Rated Voltage)
정격전압 규정된 조건을 만족하는 개폐동작을 할 수 있는 사용회로의 상한

2.정격전류(Rated Current)
차단기에 온도상승을 초과하지 않고 연속적으로 흘릴수 있는 전류의 한도

3.정격차단전류(Rated Breaking Current)
정격 및 규정된 표준동작 책무와 동작상태에서 차단할 수 있는 차단전류의 한도

4.차단방식
유입차단기, 진공차단기, 가스차단기

5.조작방식
수동조작, 전동조작, 자동조작

6.설치환경

7.보호계전기 시스템과의 협조
차단기는 과전류계전기, 지락계전기 등과 같은 보호 계전 시스템과 협조하여 동작해야함
보호계전 시스템의 동작특성과 차단기의 동작 특성을 고려하여 적절한 차단기를 선정

8.기타고려사항
개폐빈도, 유지보수, 경제성, KEMA, IEC등의 국제규격준수여부, TRV, 선택차단, 캐스케이드 차단

TRV은 과부하 상황에서 차단기가 동작하여 회로를 차단하는 순간, 차단기 접점 사이에 발생하는 과도한 전압을 의미

1.발생원인
회로의 인덕턴스
회로의 용량

2.발생시 문제점
차단기 절연 파괴
시스템 불안정
재점호

3.TRV저감대책
리액터 설치
중성점 접지
차단기 성능 향상
서지 억제소자 사용

1.정격차단전류
시스템의 최대 단락 전류를 고려하여 충분한 정격 차단전류를 가진 차단기를 선정

2.정격 절연 전압
시스템의 최대 운전 전압보다 높은 정격 절연 전압을 가진 차단기를 선정

3.정격 과도 회복 전압
시스템에서 발생할 수 있는 최대 TRV를 고려하여 정격 과도 회복전압이 충분한 차단기를 선정

4.소호능력
높은 소호 능력을 가진 차단기를 선택하여 TRV를 낮출수 있음

5.차단 시간
필요한 차단시간을 만족하는 차단기를 선정

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

투입조작
수동투입, 스프링투입, 전기투입, 공기투입

트립방식
과전류 트립방식, 직류전압 트립방식, 부족전압 트립방식, 콘덴서 트립방식

트립프리는 전력용 차단기가 어떠한 상황에서도 안전하게 트립될수 있도록 하는기능

안정성확보
고장 발생 시 차단기가 신속하게 개방되지 않으면 전기 설비의 손상, 화재 등 심각한 사고로 이어질 수 있음. 트립프리 기능은 이러한 위험을 최소화하고 시스템의 안정성을 확보하는데 필수적

신뢰성 향상
차단기의 동작 신뢰도를 높여 시스템의 안정석인 운전을 보장

유지보수 편의성
트립트리 기능을 통해 차단기의 점검 및 유지보수 작업을 안전하게 수행

종류

• 기계적 트립프리
• 전기적 트립프리
• 공기적 트립프리

트립프리의 작동원리

기계적 트립프리의경우 투입레버와 트립레버가 별도의 기계적 연결을 가지고 있으며, 고장발생시 트립레버가 우선적으로 작동하여 차단기를 개방시킴

전기적트립프리의 경우 투입코일과 트립고일이 별도로 설치되어 있으며, 조당 신호가 감지되면 트립 코일에 전류가 흘러 차단기를 개방시킴

차단용량

절연내력

차단속도

수명

환경조건

유지보수

가격

IEC 62271-100

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

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

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.

3.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.

4.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.

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

육불화황 가스는 오랫동안 전력 시스템에서 절연 매체로 널리 사용

• 뛰어난 절연성능
• 높은 아크 소호 능력
• 화학적 안정성
• 높은 열전도율

문제점과 환경규제

강력한 온실가스로 이산화탄소보다 23500배나 강한 지구 온난화 효과를 가지고 있음

SF6가스대체기술

혼합가스
SF6가스의 장점을 유지하면서 온실가스배출양을 줄일수 있음

절연오일
기존오일절연방식과유사한 기술

고체절연체
화재위험이 없고 환경 친화적
고전압에서 절연성능확보가 어려우며 제조비용이 높음

진공
제조및 유지보우비용이 높고 대형설비에 적용이 힘듬

정전, 기준전압이하가 되면 예비전원으로 자동전환 무정전 전원공급을 수행하는3회로 2스위치

ATTS 자동전환시 순단이 발생

• OTTS 일반적인 ALTS
• DTTS 지연전환 ALTS
• CTTS 자동전환시 무순단으로 전환

ATS의 특징

중성선 절체방식(전입지절)

고장전류 차단하지 못함

ByPass기능

시간지연 절체기능
대용량 모터의 경우 관성에 의해 회전을 하게된다
고장전류가 유기되어 차단기가 트립될수있다
2초에서 2분 정도 시간지연 절체가 가능하다

ALTS (Automatic Load Transfer Switch)

ALTS는 일반적으로 사용되는 자동 전원 전환 스위치로, 정전 발생 시 비상 발전기로의 자동 전환을 담당합니다. 정전이 감지되면 일정 시간 지연 후 발전기를 가동시키고, 부하를 발전기로 전환합니다.

• 특징:
  • 단순한 구조: 구조가 간단하여 설치 및 유지보수가 용이합니다.
  • 저렴한 비용: ALTS는 일반적으로 CTTS보다 저렴합니다.
  • 빠른 전환: 정전 발생 시 빠르게 발전기로 전환됩니다.
• 단점:
  • 무정전 전환 불가: 부하에 순간적인 전원 차단이 발생하여 민감한 장비에 손상을 줄 수 있습니다.
  • 발전기 수명 단축: 잦은 기동/정지로 인해 발전기 수명이 단축될 수 있습니다.

CTTS (Closed Transition Transfer Switch)

CTTS는 ALTS의 단점을 보완하여 개발된 고급형 자동 전원 전환 스위치입니다. 발전기를 미리 가동시켜 주 전원과 동기화를 맞춘 후, 무정전 상태로 부하를 전환합니다.

• 특징:
  • 무정전 전환: 부하에 전원 공급이 중단되지 않아 민감한 장비를 보호합니다.
  • 발전기 수명 연장: 잦은 기동/정지가 없어 발전기 수명을 연장합니다.
  • 병렬 운전 가능: 주 전원과 발전기를 병렬로 운전하여 안정적인 전력 공급이 가능합니다.
• 단점:
  • 복잡한 구조: ALTS보다 구조가 복잡하여 설치 및 유지보수 비용이 높습니다.
  • 고가: ALTS에 비해 가격이 비쌉니다.

ALTS와 CTTS의 비교표