저압 진공 회로 차단기의 장점 및 응용 분야
저압 진공 회로 차단기: 장점, 응용 및 기술적 도전과제
저압 등급으로 인해 저압 진공 회로 차단기는 중압 유형보다 접점 간격이 작습니다. 이러한 작은 간격에서 횡자기장(TMF) 기술은 대전류 단락 고장을 차단하는 데 축자기장(AMF)보다 우수합니다. 대전류를 차단할 때 진공 아크는 국소 부식 영역의 온도가 접점 재료의 끓는점에 도달할 수 있는 제한된 아크 모드로 집중되는 경향이 있습니다.
적절한 통제가 없으면 접점 표면의 과열된 영역에서는 과도한 금속 증기가 방출되어 전류 제로 후 일시적인 회복 전압(TRV) 하에서 접점 간격의 절연 붕괴를 초래할 수 있으며, 이로 인해 차단 실패가 발생할 수 있습니다. 진공 차단기 내에서 접점 표면에 수직인 횡자기장을 적용하면 제한된 아크가 접점 표면을 신속하게 회전하여 국소 부식을 크게 줄이고, 전류 제로 시 과도한 온도 상승을 방지하며, 이를 통해 차단기의 차단 능력을 크게 향상시킵니다.
진공 회로 차단기의 장점:
접점 유지보수가 필요하지 않음
긴 운전 수명, 전기 수명이 기계 수명과 거의 동일함
진공 차단기는 어떤 방향으로든 장착 가능
조용한 운전
화재나 폭발 위험이 없음; 아크는 밀봉된 진공 챔버 내에 완전히 포함되어 있어 석탄 광산과 같은 위험 환경에서도 적합함
주변 환경 조건(온도, 먼지, 습도, 염무, 고도)에 영향을 받지 않음
매우 작은 진공 간격에서도 고전압을 견딜 수 있음
전류 차단은 일반적으로 첫 번째 전류 제로 교차에서 완료됨
환경 친화적이며 쉽게 재활용 가능
저압 진공 회로 차단기는 일반적인 공기 회로 차단기(ACB)와 마찬가지로 포괄적인 보호, 광범위한 측정 기능, 풍부한 진단 기능을 제공합니다. 그러나 전기 및 기계 내구성, 정격 단락 고장 차단 횟수, 아크 소멸 능력, 진정한 "제로 아크 플래시" 성능 등에서 우수한 장점을 제공합니다.
이러한 특성은 특히 TN, TT, IT 구성에서 AC690V 및 1140V와 같은 고전압 저주파 시스템에서 사용되는 태양광 및 풍력 발전 애플리케이션에서 특히 적합합니다. 이러한 차단기는 송전 손실을 줄이는 고전압 집전 시스템을 가능하게 합니다. 선로 보호뿐만 아니라, 이러한 차단기는 GB50055 요구 사항을 충족하는 모터와 GB755 표준을 충족하는 발전기에 대한 보호도 가능하며, 사용자에게 더 안전하고 신뢰할 수 있으며 포괄적인 저압 전력 분배 보호 솔루션을 제공합니다.
왜 저압 응용분야에서 진공 회로 차단기가 더 널리 사용되지 않는가?
주요 이유는 작동 메커니즘의 상당한 에너지 요구 때문입니다:
저압 회로 차단기는 일반적으로 가벼운 작동 메커니즘과 컴팩트한 구성 요소를 사용합니다. 반면에 진공 회로 차단기는 특히 고단락 용량 설계를 위한 경우, 상당히 많은 작동 에너지를 필요로 합니다. 작은 접점 간격으로 인해 아크 소멸에는 강력한 에너지가 필요합니다. 고장 차단 시 전자기력을 견디기 위해 높은 접점 압력이 필수적입니다. 예를 들어:
31.5kA 진공 차단기는 약 3200N의 접점 힘을 필요로 합니다.
접점 마모 후에도 충분한 압력을 유지하기 위해 4mm의 접점 이동이 필요합니다.
따라서 접점 접촉부터 완전 폐쇄까지 필요한 총 에너지는 공기 회로 차단기보다 훨씬 높습니다.
특정 에너지 요구 사항은 다음과 같습니다:
40kA 차단기: 45줄 (접점 힘: 4200N)
50kA 차단기: 63줄 (접점 힘: 6200N)
따라서 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 작동 메커니즘은 크게 강화되어야 합니다. 100kA 저압 응용분야에서 진공 차단기의 에너지 요구는 표준 저압 작동 메커니즘의 용량을 초과합니다.
완전한 업그레이드가 필요합니다—더 큰 에너지 저장 스프링, 증가된 스프링 압축 스트로크 등. 일부 기존 메커니즘은 최소한의 압축(예: 25mm만)을 가지고 있으며, 스프링 강성을 늘려도 충분한 에너지를 제공할 수 없습니다. 대신, 더 긴 스트로크를 가진 메커니즘이 필요합니다. 중압 진공 차단기에서 볼 수 있듯이 캠 구동 스프링은 종종 50mm 이상으로 확장되어 충분한 에너지 저장이 가능합니다. 또한, 작동 메커니즘의 전체적인 기계적 강도, 경도, 강성이 높아져야 하며, 높은 힘을 처리할 수 있어야 합니다.
