고압 부하 개폐기 기술의 비교 분석

부하 스위치는 회로 차단기와 분리기 사이에 위치하는 종류의 전환 장치입니다. 간단한 아크 소멸 장치를 특징으로 하며, 정격 부하 전류와 일정한 과부하 전류를 차단할 수 있지만, 단락 전류를 차단할 수는 없습니다. 부하 스위치는 작동 전압에 따라 고압형과 저압형으로 구분할 수 있습니다.

고체 가스 발생형 고압 부하 스위치: 이 유형은 아크 자체에서 발생하는 에너지를 이용하여 아크 챔버 내의 가스 발생 물질이 가스를 생성하여 아크를 소멸시키는 방식입니다. 구조가 단순하고 비용이 낮아 일반적인 응용 요구사항을 충족합니다.

압축 공기 고압 부하 스위치: 이 유형은 개방 과정 중 피스톤에서 나오는 압축 공기를 이용하여 아크를 불어내는 방식입니다. 차단 시 피스톤이 가스를 압축하여 분출하여 아크를 소멸시킵니다. SF6 가스의 우수한 절연 특성 덕분에 빠른 아크 소멸이 가능하지만, 구조가 약간 복잡하며 가스 노즐은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 같은 고온 저항성 재료를 사용해야 합니다.

환경 가스 링 메인 유닛도 압축 공기 부하 스위치 설계를 사용하여 진공 차단기 없이 작동할 수 있습니다. 이러한 유형은 변압기 보호를 위해 부하 스위치-퓨즈 조합을 완전히 대체할 수 있으며, 고객이 변압기의 신속한 고장 처리를 위해 퓨즈보다 회로 차단기를 선호하는 경우에도 만족시킬 수 있습니다.

진공 고압 부하 스위치: 이 유형은 진공 매체를 사용하여 아크를 소멸시키며, 전기적 수명이 길지만 상대적으로 가격이 높습니다. 현대의 환경 가스 링 메인 유닛은 주로 세 가지 위치 스위치와 진공 부하 스위치를 결합하여 사용합니다.

유침식 고압 부하 스위치: 이 유형은 아크 자체의 에너지를 이용하여 주변의 기름을 분해 및 증발시켜 아크를 냉각시키고 소멸시키는 방식입니다. 구조가 비교적 단순하지만 무겁으며, 주로 미국식 패키지 변전소에서 사용됩니다.

SF6 고압 부하 스위치: 이 유형은 SF6 가스를 사용하여 아크를 소멸시키며, 완전 절연 또는 가스 백 절연 링 메인 유닛에 적용됩니다. 캐패시티브 전류 차단 성능이 우수합니다. SF6 아크 소멸 방법에는 아크 소멸 격자, 아크 억제 코일, 압축 공기 아크 소멸 등이 있습니다. 아크 소멸 격자 방법은 널리 사용되며, 저압 공기 회로 차단기와 유사한 구조를 채택합니다. 차단 시 아크가 자르고 아크 소멸 격자에 흡착되어 냉각되고 소멸됩니다. 아크 소멸 격자는 절연 재료나 금속 재료로 제작될 수 있습니다.

아크 소멸 격자의 구조는 단순하며 일반적인 링 메인 유닛 응용, 예를 들어 E2 전기적 수명 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 성능을 강화하기 위해서는 재료와 구조의 최적화가 필요합니다.

아크 억제 코일은 전자석 코일을 사용하며, 이동 접점과 고정 접점이 분리되어 아크가 발생하면 아크 뿌리는 소모 코일 내의 금속 핵으로 이동합니다. 아크 전류가 소모 코일을 통과하면서 자기장을 생성하여 아크에 로렌츠력을 작용시켜 아크 뿌리를 코일 핵 주변에서 고속으로 회전시킵니다. 이를 통해 아크가 냉각되며 지속적으로 새로운 SF6 가스에 노출되어 전류가 영점을 넘을 때 소멸됩니다. 소모 코일은 우수한 차단 성능과 긴 전기적 수명을 제공하며, 활성 부하 차단 200회를 견딜 수 있습니다.

SF6 대체를 위해 병렬 진공 아크 소멸 부하 스위치가 개발되었습니다. 차단 시 병렬 진공 차단기가 아크 전류를 진공 차단기로 유입하여 소멸시킵니다. 직렬 진공 차단과 달리 이 접근 방식은 작동 메커니즘을 단순화하며, SF6 부하 스위치와 동일한 작동 메커니즘을 유지합니다. 크기가 작고 설치가 편리하며, 작동이 쉽고 비용이 낮습니다.

접촉 간격을 늘리고 다른 방법을 통해 환경 가스 아크 소멸을 달성할 수 있으며, 실제로 환경 가스로 SF6를 대체하여 링 메인 유닛에서 비용을 증가시키지 않고(진공 스위치를 사용하지 않고) SF6를 대체할 수 있습니다.