회로 차단기 등급
회로 차단기 정의
회로 차단기는 과전류나 단락으로 인해 전기 회로가 손상되는 것을 방지하기 위해 전기 흐름을 중단하도록 설계된 장치입니다.
회로 차단기의 단락 전류 차단 용량
이는 회로 차단기가 접점이 열릴 때까지 견딜 수 있는 최대 단락 전류입니다.
단락 전류가 회로 차단기를 통과하면 차단기의 전류를 운반하는 부분에 열적 및 기계적 스트레스가 발생합니다. 접촉 면적이 너무 작거나 전도부가 작으면 이는 회로 차단기의 절연체와 전도부에 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다.
조울의 발열 법칙에 따르면, 온도 상승은 단락 전류의 제곱, 접점 저항, 그리고 단락 지속 시간에 비례합니다. 단락 전류는 고장이 차단기의 개방으로 해결될 때까지 회로 차단기를 통해 계속 흐릅니다.
회로 차단기에서의 열적 스트레스는 단락 기간에 비례하므로, 전기 회로 차단기의 차단 용량은 작동 시간에 따라 달라집니다. 알루미늄은 160°C에서 부드러워지고 기계적 강도를 잃으므로, 이 온도는 단락 시 차단기 접점의 온도 상승 한도로 간주됩니다.
따라서, 회로 차단기의 단락 차단 용량 또는 차단 전류는 단락이 발생한 시점부터 고장이 해결될 때까지 차단기를 통해 흐를 수 있는 최대 전류로 정의되며, 이는 회로 차단기에 영구적인 손상을 주지 않습니다. 단락 차단 전류의 값은 RMS로 표현됩니다.단락 시 차단기는 열적 스트레스뿐만 아니라 기계적 스트레스에도 심각하게 노출됩니다. 따라서 단락 용량을 결정할 때 차단기의 기계적 강도도 고려됩니다.
따라서 적절한 회로 차단기를 선택하기 위해서는 CB가 설치될 시스템의 해당 지점에서의 고장 수준을 결정해야 합니다. 전기 전송의 어느 부분의 고장 수준이 결정되면 해당 네트워크 부분에 대한 올바른 등급의 회로 차단기를 선택하는 것이 쉽습니다.
정격 단락 형성 용량
회로 차단기의 단락 형성 용량은 피크 값으로 표현되며, 차단 용량은 RMS 값으로 표현됩니다. 이론적으로, 고장이 발생하는 순간, 고장 전류는 대칭 고장 수준의 두 배까지 상승할 수 있습니다.
고장 상태에서 회로 차단기를 켜는 순간, 시스템의 단락 부분이 소스에 연결됩니다. 회로 차단기로 회로가 폐쇄되는 동안의 첫 번째 주기의 전류는 최대 진폭을 가집니다. 이것은 대칭 고장 전류 파형의 진폭의 약 두 배입니다.
차단기의 접점은 고장 상태에서 차단기가 폐쇄되는 첫 번째 주기의 파형 동안 이러한 최대값의 전류를 견뎌내야 합니다. 위에서 언급한 현상에 근거하여, 선택된 차단기는 단락 형성 용량으로 등급되어야 합니다.
회로 차단기의 정격 단락 형성 전류는 최대 피크 값으로 표현되기 때문에, 항상 회로 차단기의 정격 단락 차단 전류보다 큽니다. 일반적으로 단락 형성 전류는 단락 차단 전류의 2.5배입니다. 이는 표준 및 원격 제어 회로 차단기에 모두 적용됩니다.
정격 작동 순서
이는 회로 차단기 작동 메커니즘의 기계적 요구사항입니다. 회로 차단기의 정격 작동 순서는 다음과 같이 지정되었습니다:
여기서 O는 CB의 개방 작동을 나타냅니다.CO는 즉시 개방 작동을 따르는 폐쇄 작동 시간을 나타냅니다. t'은 두 작업 사이의 시간으로, 초기 조건을 복원하거나 회로 차단기의 전도부가 과도하게 가열되지 않도록 하는 데 필요합니다. t = 0.3초는 자동 재폐쇄 작동을 위한 회로 차단기에 대해, 그렇지 않은 경우 명시되지 않는 한 적용됩니다.
예를 들어, 회로 차단기의 정격 작동 순서가 다음과 같다고 가정합니다:
이는 회로 차단기의 개방 작동 후 0.3초 후에 폐쇄 작동이 이루어지고, 그 다음에는 의도적인 시간 지연 없이 다시 개방되는 것을 의미합니다. 이 개방 작동 후, CB는 3분 후에 다시 폐쇄되고, 즉시 의도적인 시간 지연 없이 트립됩니다.
정격 단시간 전류
이는 회로 차단기가 특정 시간 동안 안전하게 운반할 수 있는 전류 한도입니다. 회로 차단기는 시스템에서 고장이 발생하자마자 단락 전류를 제거하지 않습니다. 고장 발생 시점과 CB가 고장을 제거하는 시점 사이에는 항상 의도적이고 비의도적인 시간 지연이 존재합니다.
이 지연은 보호 계전기의 작동 시간, 회로 차단기의 작동 시간, 그리고 전력 시스템 보호의 적절한 조정을 위해 계전기에 설정된 일부 의도적인 시간 지연 때문입니다. 회로 차단기가 트립하지 못하면, 다음 위치의 회로 차단기가 고장을 제거합니다.
이 경우 고장 제거 시간이 더 길어집니다. 따라서 고장 후, 회로 차단기는 일정 시간 동안 단락 전류를 운반해야 합니다. 모든 시간 지연의 합은 3초를 넘어서는 안 되므로, 회로 차단기는 최소한 이 짧은 기간 동안 최대 고장 전류를 운반할 수 있어야 합니다.
단락 전류는 회로 차단기 내에서 두 가지 주요 영향을 미칩니다.높은 전류로 인해 CB의 절연체와 전도부에 높은 열적 스트레스가 발생할 수 있습니다.높은 단락 전류는 회로 차단기의 다양한 전류 운반 부품에 상당한 기계적 스트레스를 생성합니다.
회로 차단기는 이러한 스트레스를 견디도록 설계되었습니다. 그러나 어떤 회로 차단기도 지정된 짧은 기간 이상 단락 전류를 운반해서는 안 됩니다. 회로 차단기의 정격 단시간 전류는 최소한 그 정격 단락 차단 전류와 같습니다.
회로 차단기의 정격 전압
회로 차단기의 정격 전압은 그 절연 시스템에 따라 달라집니다. 400kV 이하 시스템의 경우, 회로 차단기는 정상 시스템 전압의 10%를 초과하는 전압을 견딜 수 있도록 설계됩니다. 400kV 이상 또는 같은 시스템의 경우, 회로 차단기의 절연은 정상 시스템 전압의 5%를 초과하는 전압을 견딜 수 있어야 합니다.
즉, 회로 차단기의 정격 전압은 시스템의 최고 전압에 해당합니다. 이는 무부하 또는 소부하 상태에서 전력 시스템의 전압 수준이 시스템의 최고 전압 등급까지 상승할 수 있기 때문입니다.
