고압 스위치기어란 무엇인가요
고압 스위치기어란?
고압 스위치기어 정의
고압 스위치기어는 36KV 이상의 전압을 관리하여 안전하고 효율적인 전력 분배를 보장하는 장비로 정의됩니다.
주요 구성 요소
공기 블래스트, 오일, SF6, 진공 회로 차단기와 같은 고압 회로 차단기는 고압 전류를 차단하는 데 필수적입니다.
고압 회로 차단기의 주요 기능
고압 스위치기어에서 사용되는 회로 차단기가 안전하고 신뢰성 있게 작동하기 위해서는 다음과 같은 기능이 제공되어야 합니다,
터미널 고장.
단선 고장.
변압기 또는 반응기의 자속 전류.
긴 송전선의 에너지화.
콘덴서 뱅크 충전.
위상 불일치 시스위칭.
공기 블래스트 회로 차단기
이 설계에서는 고압 압축 공기를 사용하여 두 개의 분리된 접점 사이의 아크를 소멸시킵니다. 이때 아크 열등화가 최소인 전류 제로 상태에서 이루어집니다.
오일 회로 차단기
이는 대용량 오일 회로 차단기(BOCB)와 최소 오일 회로 차단기(MOCB)로 나뉩니다. BOCB에서는 중단 장치가 지구 전위의 오일 탱크 내부에 위치하며, 여기서 오일은 절연체 및 중단 매체로 사용됩니다. MOCB에서는 중단 장치를 절연 체임버 내부에 배치하여 필요한 절연 오일의 양을 최소화할 수 있습니다.
SF6 회로 차단기
SF6 가스는 고압 응용에서 아크 소멸 매체로 일반적으로 사용됩니다. 유황 육불화물 가스는 매우 전기 부정적이며, 우수한 절연 및 아크 소멸 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성 덕분에 고압 회로 차단기는 더 작은 크기와 짧은 접점 간격으로 설계될 수 있습니다. 그 뛰어난 절연 능력은 고압 시스템용 실내형 스위치기어를 구축하는 데에도 도움이 됩니다.
진공 회로 차단기
진공 상태에서는 전류 제로 이후 두 개의 분리된 전류를 운반하는 접점 사이에서 추가 이온화가 없습니다. 초기 아크는 다음 제로 교차시 소멸되지만, 전류가 처음 제로를 넘어서면 더 이상 이온화가 일어나지 않으므로 아크 소멸이 완료됩니다. VCB의 아크 소멸 방법은 매우 빠르지만, 매우 높은 전압 수준의 VCB는 경제적이지 않아 고압 스위치기어에 적합하지 않습니다.
스위치기어 유형
가스 절연 실내형 (GIS),
공기 절연 실외형.
고장 관리
보통 전력 시스템에 연결된 부하가 유도적 성질을 가지고 있습니다. 이러한 유도성 때문에, 회로 차단기로 단락 전류가 방해받을 때, 몇 백 Hz 정도의 고주파 진동으로 인한 높은 재발전 전압이 발생할 가능성이 있습니다. 이 전압은 두 부분으로 구성됩니다.
아크 소멸 직후 즉시 고주파 진동을 동반한 일시적 복구 전압.이 고주파 진동이 감소한 후, CB 접점 사이에 전력 주파수 복구 전압이 나타납니다.
일시적 복구 전압
아크 소멸 직후 일시적 복구 전압이 CB 접점 사이에 고주파로 나타납니다. 이 일시적 복구 전압은 궁극적으로 오픈 서킷 전압에 접근합니다. 이 복구 전압은 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
진동 주파수는 회로 매개변수 L과 C에 의해 결정됩니다. 전력 회로의 저항은 이 일시적 전압을 감쇠시킵니다. 일시적 복구 전압은 단일 주파수가 아니라, 전력 네트워크의 복잡성으로 인해 다양한 주파수의 조합입니다.
전력 주파수 복구 전압
이는 일시적 복구 전압이 감쇠된 직후 CB 접점 사이에 나타나는 오픈 서킷 전압입니다. 3상 시스템에서는 전력 주파수 복구 전압이 각 상마다 다릅니다. 첫 번째 상에서 가장 높습니다.
네트워크 중성이 접지되지 않은 경우, 첫 번째 극을 클리어해야 하는 전압은 1.5U입니다 (여기서 U는 상 전압). 접지된 중성 시스템에서는 1.3U입니다. 댐핑 저항을 사용하면 일시적 복구 전압의 크기와 상승률을 제한할 수 있습니다.
아크 소멸 매체의 절연 복구 및 일시적 복구 전압의 상승률은 고압 스위치기어 시스템에서 사용되는 회로 차단기의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 공기 블래스트 회로 차단기에서 이온화된 공기는 매우 느리게 디이온화되기 때문에, 공기는 절연 강도를 회복하는데 긴 시간이 걸립니다.
따라서 낮은 값의 차단기 저항을 사용하여 복구 전압의 상승률을 느리게 하는 것이 좋습니다. 반면 ABCB는 SF6 회로 차단기의 높은 아크 전압으로 인해 초기 복구 전압에 덜 민감합니다. 중단 매체(SF6)는 공기보다 절연 강도의 회복 속도가 빠릅니다. 낮은 아크 전압은 SF6 CB가 초기 복구 전압에 더 민감하게 만듭니다.
오일 회로 차단기에서는 아크 동안 생성된 압축 수소 가스(아크 온도로 인한 오일 재결합)가 전류 제로 직후 즉시 절연 강도를 빠르게 회복시키므로, OCB는 복구 전압의 상승률에 더 민감합니다. 또한 초기 일시적 복구 전압에도 더 민감합니다.
단선 고장
송전망에서의 단선 고장은 선로 길이 5km 이내에서 발생하는 단락 고장을 말합니다. 회로 차단기에 이중 주파수가 인가되고, 소스 측과 선로 측 일시적 복구 전압의 차이가 모두 회로 차단기의 차단 직전 순간값에서 시작됩니다.
공급 측에서는 전압이 공급 주파수로 진동하고 궁극적으로 오픈 서킷 전압에 접근합니다. 선로 측에서는 중단 후, 송전선을 통해 갇힌 전하의 초기 여행파가 발생합니다. 그러나 구동측에 구동 전압이 없기 때문에, 선로 손실로 인해 전압은 결국 0이 됩니다.
