[공부 기록] 전력사용시설물 설비 설계_전원설비_수•변전 설비 5

수•변전 설비
수•변전 설비용 기기

 

| 수•변전 설비용 기기

2. 차단기
차단기는 부하전류를 개폐함과 동시에 단락 및 지락사고 발생 시 각종 계전기와의 조합으로 신속히 전로를 차단하여 기기 및 전선을 보호하는 장치이며 고압 차단기와 저압 차단기로 분류
 
(1) 고압 차단기
1) 유입차단기(OCB:Oil Circuit Breaker)
   유입차단기는 전로개폐 시 발생되는 arc를 절연유의 소호작용에 의하여 arc를 소호 하는 구조.
   ① 장점 : 가격이 저렴하고 취급이 간단하다.
   ② 단점 : 화재발생의 우려가 있고, 설치면적이 크다.
 
2) 진공차단기(VCB : Vacuum Circuit Breaker)
   전로의 차단을 고진공 용기 내에서 행하는 것으로 고진공 중에서의 높은 절연특성을 이용하는 차단기.
*진공 차단기 특징
① 차단시간이 짧다(3~5 [cycle])
② 개폐 수명이 길다(arc 전압과 arc 에너지가 작아 접점의 소모가 적다)
    ㉠ 부하 개폐 시 수명 : 10,000회 정도
    ㉡ 무부하 개폐 시 수명(기계적) : 6,000회 정도
③ 차단성능이 우수하다.
④ 소형 경량이다.(큐비클 내 다단적재 가능)
⑤ 안정성이 높아 방재 겸용으로 사용이 가능하다.(빌딩, 화학공장, 선박, 지하철 등)
⑥ 보수, 점검이 용이하다.
 
3) 공기차단기(ABB, ABCB : Air Blast Circuit Breaker)
    차단기 개방 시 발생되는 arc를 압축된 공기, 10~30 [kg/cm^2]로 차단기 주접점에 불어넣어 소호 하는 방식.
   ① 장점 : 유입차단기에 비해 화재의 위험이 적고 차단능력이 우수하며 유지보수가 간단하다.
   ② 단점 : 압축공기 등의 부대설비가 필요하다.
 
4) 가스차단기(SF6 gas circuit breaker)
    SF6(육불화황)의 불활성 가스를 이용한 차단기로, 전로의 개폐에서 차단기 개방 시 발생되는 arc에 SF6 가스를 불어넣어 소호 하는 방식.
   ① 차단성능이 우수하며 소음이 적다.
   ② 불활성, 비연소성으로 화재의 위험이 적다.
   ③ 가격이 고가이며 설치 시 면적이 작다. 따라서 초고압계통에서 주로 사용한다.
 
(2) 차단기의 투입 및 트립 방식
1) 차단기의 투입방식
    전기조작방식에서는 solenoid 또는 전동 motor에 의해서 투입하며, 조작전원은 직류(축전지)와 교류(전파정류한 DC 전원)에 의한 방식이 있으며 대개는 DC방식에 의한다.
 
2) 차단기의 트립방식
   ① 변류기 2차 전류를 이용하는 방식
   ② 부족전압 트립 방식
   ③ 전압 트립 방식(가장 신뢰성 높음, DC 전원장치 필요)
   ④ 콘덴서 트립 방식(콘덴서 trip 장치 필요, 전원은 PT를 사용하며 직류전원을 공급하기 어려운 곳에 사용)
 
3) PT 1차 Fuse의 기능
   PT의 고장이 선로에 파급되는 것을 방지하며 고압 이상에서는 COS, PF를 사용한다.
   fuse 용량은 0.5 [A], 1 [A]가 있으나 1 [A]를 주로 사용한다.
 
4) PT 2차 Fuse의 기능
   오접속이나 부하의 고장 등으로 인한 2차 측의 단락발생 시 PT로 사고파급을 방지한다.
   fuse 용량은 3 [A], 5 [A], 10 [A]의 것이 있다.

※ 참고
차단기, 접촉기, 개폐기의 차이점
1) 차단기 : 정상의 부하전류 개폐는 물론, 회로 사고 시에 발생되는 고장전류를 차단할 수 있으며 수명은 개폐횟수로 결정한다.(부하설비를 선책 차단하여 회로를 보호하는 것이 주목적)
2) 접촉기 : 회로의 개폐에 의해 부하설비를 개폐하는 것으로, 전기적, 기계적으로 개폐빈도의 횟수가 많은 장소에 적용한다.(부하설비를 개폐하는 것이 주목적)
3) 개폐기 : 회로의 개폐에 의해 부하설비를 개폐하는 것으로, 무부하전류 또는 정상의 부하전류를 개폐할 수 있는 장소에 적용한다.(부하설비를 개폐하는 것이 주목적)
4) 접촉기와 개폐기의 차이점 : 접촉기와 개폐기와의 차이점은 개폐신호의 수신방법에 따라 결정되는데 접촉기는 외부의 신호에 의해서 부하설비를 개폐하는 것이고, 개폐기는 내부의 신호에 의해서 부하설비를 개폐하는 것이다. 즉, 개념적으로 보면 개폐기는 접촉기에 과부하 계전기(열동식, 전자식)가 부착된 제품으로 볼 수 있다.
5) 고압 개폐기의 종류 : 개폐기는 기능과 성능에 따라 단로기, 부하개폐기, 전자접촉기, 차단기로 크게 분류되며 고압 전기회로를 개폐할 수 있는 기기에는 단로기, 고압 부하개폐기, 고압 전자접촉기, 고압 차단기 등으로 분류할 수 있다.