TRV(과도회복전압)*

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

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

기존의 기계식 차단기와는 달리 반도체 소자인 GTO를 이용하여 전류를 차단하는 장치

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

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.

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.