저압 기둥 장착 회로 차단기 설계 시 주의해야 할 사항은 무엇인가요

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필드: 전기 표준

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저압 기둥 장착 회로 차단기는 전력 시스템에서 중요한 보호 및 제어 장치로서, 그 설계와 작동은 시스템의 안전성과 신뢰성에 직접적으로 영향을 미칩니다. 이러한 설계는 다양한 조건 하에서 안정적인 작동을 보장하기 위해 환경 적응성, 전기 파라미터 조정, 작동기 선택 등을 포괄적으로 고려해야 합니다. 작동 중에는 안전 프로토콜 준수, 정기적인 유지 관리, 예외 상황의 적절한 처리가 잘못된 작동으로 인한 사고를 방지하는 데 필수적입니다. 이 기사는 저압 기둥 장착 회로 차단기의 주요 설계 원칙과 운영 표준을 체계적으로 설명하며, 엔지니어링 담당자에게 전문적인 지침을 제공합니다.

1. 저압 기둥 장착 회로 차단기의 설계 고려사항

저압 기둥 장착 회로 차단기의 설계는 혹독한 야외 환경을 견디면서 보호 및 제어 요구 사항을 충족해야 합니다.

1.1 환경 적응성

야외 설치 장비로서, 이러한 차단기는 온도 변화, 습도, 염무 부식, 기계적 진동을 견뎌내어야 합니다. GB/T 2423.17에 따르면, 72시간 중성 염무 시험(등급 5)을 통과해야 하며, 해안이나 산업 지역에 적합하며, 오염 등급 3으로 도전성 오염이나 응결을 저항해야 합니다. 고도(>2000m)에서는 GB/T 20645-2021에 따라 절연 및 온도 상승 파라미터를 조정해야 합니다(온도 상승 한도는 100m마다 1% 감소, 4000m 이상에서는 전류 등급 감소 필요).

저온에서는 -40°C에서 작동하고 -55°C에서 저장이 가능해야 하며, 신뢰할 수 있는 작동기 성능이 필요합니다. 자외선 저항성을 위해 폴리아미드 페인트(접촉 각 >90°) 또는 PVDF(UV 노화 저항성 ≥ 등급 8) 등의 표면 코팅이 필요합니다. 밀폐는 IP54/55 표준을 충족하여 절연 저하를 방지해야 합니다.

1.2 전기 파라미터 조정

정확한 단락 전류 계산과 적절한 파라미터 선택은 중요합니다. 단락 전류는 절대 방법을 사용하여 삼상, 양상, 일상 대지 단락 전류를 고려하여 계산해야 합니다. 초기 삼상 단락 전류는 다음과 같이 계산됩니다:

여기서 은 명목 선전압이며, , 는 단락 회로의 전체 저항 및 반응입니다. 차단기의 정격 단락 차단 용량(Ics)은 최대 삼상 단락 전류보다 적어서는 안 됩니다. 민감도 검증은 라인 끝에서의 최소 단락 전류가 순간 또는 단시간 과전류 트립 설정의 최소 1.3배 이상이어야 합니다: $.$

과부하 보호를 위해서는 장시간 트립 설정 은 를 만족해야 합니다. 여기서 는 전도체의 연속 전류 용량이고 $I_{c}$ 는 계산된 부하 전류입니다. 단락 보호를 위해서는 순간 트립 설정 은 가장 큰 모터의 완전 시작 전류의 최소 1.2배 이상이어야 합니다(예: 스쿠어 케이지 모터의 경우 정격 전류의 20-35배), 단시간 설정 은 일시적 부하 피크를 피하도록 설정되어야 하며, 일반적으로 1.2배(최대 모터 시작 전류 + 기타 부하 전류)로 설정됩니다.

1.3 작동기 선택

일반적으로 스프링 작동 메커니즘이 사용되며, 신뢰성, 반발 방지, 자유 트립, 버퍼링 기능이 필요합니다. 타이밍 파라미터: 프레임 차단기-닫힘 ≤0.2초, 열림 ≤0.1초; 몰딩 케이스 차단기-기계적 수명 ≥10,000회 (프레임 차단기 ≥20,000). 작동기는 에너지 저장 감지 및 안전 작동을 위한 상호 잠금이 포함되어야 합니다. 동적 특성은 접점 속도와 변위 제어(예: 진공 차단기의 단계별 제어로 접점 반동 최소화)를 최적화해야 합니다. 출력 특성은 차단기에 맞춰 짧은 회로 조건에서도 폐쇄가 가능하도록 해야 합니다. 추운 지역에서는 -40°C에서 커패시터 ESR이 증가하여 폐쇄 시간이 연장되므로, 변수 온도 테스트가 필수적입니다.

2. 보호 기능 설계 및 설정 선택

2.1 과부하 보호

일반적으로 열-자석 또는 전자 트립 유닛을 통해 구현됩니다. 열-자석 유닛은 역시간 특성을 가진 이중 금속 스트립을 사용합니다(트립 시간은 과부하 전류의 제곱에 비례하여 역수). 전자 유닛은 정밀한 제어를 제공하며, 장시간 트립 설정 은 정격 전류 의 0.4에서 1배 범위입니다. 설정은 및 를 만족해야 합니다. 민감도: , 여기서 $I_{kmin}$ 는 라인 끝에서의 최소 일상 단락 전류입니다. 중요한 부하의 경우, 과부하 보호는 트립 대신 알람을 트리거할 수 있습니다.

2.2 단락 보호

단시간 및 순간 보호를 포함합니다. 단시간 보호는 선택성을 확보합니다: $×$ (최대 모터 시작 전류 + 기타 부하), 시간 지연(0.1-0.4초)은 상위 차단기와 조정되며(≥0.1-0.2초 시간 차이). 순간 보호는 심각한 결함을 대상으로 합니다: $×$ 전체 모터 시작 전류(예: 모터의 경우 12-18배 $I_{n}$ ). 배전 공급선의 경우, 지연 순간 보호 기능을 갖춘 전자 트립 유닛이 선호됩니다. 선택성: 상위 단시간 설정 ≥1.3 × 하위 순간 설정, ≥0.1-0.2초 시간 지연 차이.

2.3 저전압 보호

전압 저하로 인한 장비 손상을 방지합니다. 트립 범위: 정격 전압의 35%-70%. 즉시 트립 유형은 즉시 트립하지만 불필요한 트립을 유발할 수 있으며, 지연 유형(0-5초)은 일시적 변동을 무시하여 산업용에 적합합니다. 저전압 트립 유닛의 정격 전압은 라인 전압과 일치해야 하며, 다른 보호 기능과 간섭하지 않아야 합니다. 산업용에는 0.2-3초 지연 유형이 권장됩니다.

3. 선택성 조정 및 계층적 보호

3.1 선택성 구역

구역 1 (Isc < 하위 Icu): 전류 및 시간 분류를 통해 달성됩니다(예: 상위 $×$ 하위 $I_{se t 3}$ , 시간 지연 ≥ 하위 + 0.1초).
구역 2 (하위 Icu < Isc < 상위 Icu): 전류 제한 특성 또는 제조사 데이터에 의존합니다. 선택성 제한 $I_{s}$ 은 하위 Icu보다 작을 수 있습니다(부분 선택성).
구역 3 (Isc > 상위 Icu): 테스트가 필요합니다. 상위 접점은 일시적으로 열릴 수 있지만(≤30ms) 트립하지 않으며, 용접이 발생하지 않는 한 가능합니다.

3.2 계층적 보호

상위 차단기의 전류 제한을 활용하여 낮은 차단 용량의 하위 차단기를 사용할 수 있게 하여 비용을 줄입니다. 즉시 설정을 일치시키고, 계층적 회로에 중요한 부하를 피해야 합니다. 에너지 기반 선택성(예: A형 차단기)은 선택성 제한을 향상시킬 수 있지만, 제조사 데이터를 통해 확인이 필수적입니다.

3.3 선택성 방법

전류 선택성: 상위 순간 설정 ≥1.3 × 하위.
시간 선택성: 상위 단시간 지연 ≥ 하위 + 0.1-0.2초.
에너지 선택성: 접점 시스템 에너지 요구 사항에 기반합니다.
논리 선택성: 하위 결함 감지는 상위에 잠금 신호를 보내 하위의 빠른 트립을 가능하게 하며, 상위는 닫힌 상태를 유지하여 "안정적, 정확, 빠른" 보호를 보장합니다.