고압에서의 SF6와 진공 스위치기어의 일반적인 차이점
고압 스위치기어에서 진공 차단기와 SF6 차단기의 비교
특히 매우 급격한 일시적인 회복 전압(TRV) 상승률과 관련된 고장 전류를 차단할 때, 진공 차단기는 우수한 절연 복구 특성 덕분에 SF6(황화불소) 차단기보다 큰 이점을 가집니다. 다음은 분해 통계, 후기 분해 동작, 및 유도부하 스위칭 및 커패시터 뱅크 스위칭과 같은 특정 응용 분야에서의 성능을 포함한 자세한 비교입니다.
1. 절연 복구 및 일시적인 회복 전압(TRV)
진공 차단기:
빠른 절연 복구: 진공 차단기는 매우 빠른 절연 복구로 알려져 있으며, 이는 고 TRV 비율을 처리할 때 중요합니다. 전류 차단 후, 진공 간극은 신속하게 절연 특성을 복원하여 급격한 TRV 조건을 효과적으로 처리할 수 있습니다.
급격한 TRV에서 우수한 성능: 이 빠른 복구 시간은 진공 차단기가 SF6 차단기보다 매우 급격한 일시적인 회복 전압을 더 효과적으로 처리할 수 있게 합니다. 신속한 절연 복구는 TRV 단계 중 재점화 위험을 최소화합니다.
SF6 차단기:
느린 절연 복구: SF6 차단기는 여전히 효과적이지만, 진공 차단기보다 절연 복구가 느립니다. 이는 급격한 TRV 이벤트 중 절연이 완전히 복구되기 전에 재점화 또는 분해의 위험이 더 높다는 것을 의미합니다.
급격한 TRV에 적합하지 않음: TRV가 매우 급격히 상승하는 응용 분야에서는 SF6 차단기가 진공 차단기만큼 잘 수행되지 않을 수 있으며, 이는 차단기에 더 많은 스트레스를 주고 실패 위험을 증가시킬 수 있습니다.
2. 분해 통계
진공 차단기:
높은 분해 전압: 원칙적으로 진공 간극은 매우 높은 분해 전압을 가지므로 대부분의 운전 조건에서 매우 신뢰성이 높습니다.
중간 전압에서 작은 분해 확률: 높은 분해 전압에도 불구하고, 비교적 중간 전압에서 분해가 발생할 가능성이 매우 작습니다. 그러나 이 확률은 극히 낮으며 실제 응용 분야에서는 일반적으로 문제가 되지 않습니다.
SF6 차단기:
낮은 분해 전압: SF6 간극은 일반적으로 진공 간극보다 낮은 분해 전압을 가지므로, 특정 조건 하에서는 분해에 더 취약합니다.
일관된 성능: SF6 차단기는 분해 전압이 낮지만, 다양한 운전 조건에서 예측 가능하고 일관된 성능을 보입니다.
3. 후기 분해 동작
진공 차단기:
자발적 후기 분해: 진공 차단기의 하나의 독특한 특성은 전류 차단 후 몇 백 밀리초까지 자발적 후기 분해가 발생할 수 있다는 것입니다. 이 현상은 드물지만 잔류 이온화나 기타 요인으로 인해 발생할 수 있습니다.
제한된 결과: 이러한 후기 분해 사건의 결과는 최소한입니다. 분해 후 진공 간극이 즉시 절연을 복원하기 때문입니다. 이 자기 치유 속성은 차단기가 기능적이고 안전하게 유지되도록 합니다.
SF6 차단기:
후기 분해 없음: SF6 차단기는 전류 차단 후 SF6 가스가 신속히 디이오니제이션되며, 이로 인해 간극의 절연 특성이 복원됩니다.
4. 유도 부하 스위칭에서의 성능
진공 차단기:
높은 재점화 비율: 특히 셔런트 리액터를 스위칭할 때, 진공 차단기는 TRV가 차단기의 능력을 초과할 경우 재점화가 발생할 수 있는 빠른 절연 복구 때문에 한 전력 주파수 전류 제로에서 여러 번의 반복 재점화 경향이 있습니다.
완화 전략: 이 문제를 완화하기 위해 사전 삽입 저항이나 스너버 회로와 같은 특수 조치를 사용하여 TRV를 제한하고 재점화 가능성을 줄일 수 있습니다.
SF6 차단기:
낮은 재점화 비율: SF6 차단기는 일반적으로 유도 부하 스위칭 응용 분야에서 낮은 재점화 비율을 가집니다. 이는 SF6의 느린 절연 복구가 절연의 점진적인 형성을 허용하여 재점화 가능성을 줄이기 때문입니다.
5. 커패시터 뱅크 스위칭
진공 차단기:
사전 전류 아크 문제: 커패시터 뱅크를 스위칭할 때, 진공 차단기는 매우 높은 인러시 전류를 피해야 합니다. 접점이 완전히 닫히기 전에 발생할 수 있는 사전 전류 아크는 접점 시스템의 절연 특성을 악화시켜 잠재적인 고장으로 이어질 수 있습니다.
완화 조치: 이를 방지하기 위해, 커패시터 뱅크 스위칭용 진공 스위치기어는 인러시 전류를 제한하고 차단기를 보호하기 위해 사전 삽입 저항이나 제어된 폐쇄 메커니즘 등의 기능을 포함합니다.
SF6 차단기:
인러시 전류 처리에 더 적합: SF6 차단기는 높은 인러시 전류를 처리하면서도 유의미한 절연 악화 없이 작동하므로, 높은 인러시 전류가 예상되는 응용 분야에서 선호됩니다.
6. 접점 시스템 설계
진공 및 SF6 회로 차단기의 접점 시스템은 각각의 운전 원칙에 맞게 설계가 다릅니다:
SF6 회로 차단기 (왼쪽):
SF6 회로 차단기의 접점 시스템은 SF6 가스 매체와 함께 작동하도록 설계되어 우수한 아크 소멸 특성을 제공합니다. 접점은 일반적으로 SF6와 관련된 더 높은 전류와 에너지 소산을 처리하기 위해 더 크고 튼튼합니다.
진공 회로 차단기 (오른쪽):
진공 회로 차단기의 접점 시스템은 진공 환경이 우수한 절연 및 아크 소멸 성능을 제공하므로 더 간단하고 컴팩트합니다. 접점은 일반적으로 구리-텅스텐 합금과 같은 높은 융점과 좋은 도전성을 가진 재료로 만들어집니다.
결론
요약하면, 진공 차단기는 빠른 절연 복구 덕분에 매우 급격한 일시적인 회복 전압(TRV) 응용 분야에서 우수하며, 높은 TRV 비율을 처리하는 데 적합합니다. 그러나 유도 부하 스위칭에서 더 많은 재점화를 경험할 수 있으며, 커패시터 뱅크 스위칭 시 사전 전류 아크를 피하기 위해 주의 깊은 관리가 필요합니다. 반면, SF6 차단기는 분해 통계에서 더 일관된 성능을 제공하며, 높은 인러시 전류를 처리하는 데 더 적합하여, 커패시터 뱅크 스위칭에 선호됩니다. 진공 및 SF6 차단기의 선택은 특정 응용 분야와 스위칭할 부하 유형에 따라 달라집니다.
