중압 진공 회로 차단기의 일반적인 고장 분석 및 대책

변전소 시스템에서 진공 회로 차단기의 역할과 일반적인 고장 분석

변전소 시스템에서 고장이 발생할 때, 진공 회로 차단기는 과부하 및 단락 전류를 차단하여 전력 시스템의 안전하고 안정적인 작동을 보장하는 중요한 보호 역할을 합니다. 중압(MV) 진공 회로 차단기의 정기 점검 및 유지 관리를 강화하고, 일반적인 고장 원인을 분석하며, 효과적인 수정 조치를 취함으로써 변전소의 신뢰성을 향상시키고 더 큰 경제적 및 사회적 이익을 제공하는 것이 중요합니다.

1. 진공 회로 차단기의 구조

1.1 기본 구성 요소

진공 회로 차단기는 일반적으로 다음과 같은 주요 구성 요소로 구성됩니다: 작동 메커니즘, 전류 차단 장치, 전기 제어 시스템, 절연 지지대, 그리고 베이스 프레임.

작동 메커니즘은 전자석식, 스프링식, 영구 자석식, 공기식, 수압식으로 분류될 수 있습니다. 작동 메커니즘과 차단기의 상대 위치에 따라 진공 회로 차단기는 통합형, 현수형, 완전 밀폐 모듈형, 받침대형, 또는 바닥 설치형으로 더 나누어집니다.

1.2 진공 차단기

진공 차단기는 진공 회로 차단기가 올바르게 작동하도록 하는 핵심 구성 요소입니다. 이는 절연 케이싱, 실드, 벨로우즈, 도체 막대, 이동 접점 및 고정 접점, 그리고 엔드 캡으로 구성됩니다.

효과적인 아크 소멸을 유지하기 위해 내부 진공 상태는 보통 1.33×10⁻² Pa 이하의 압력을 유지해야 합니다. 진공 차단기의 재료, 제조 공정, 구조, 크기, 성능 등에 대한 유의미한 발전이 이루어졌습니다.

절연 케이싱은 일반적으로 알루미나 세라믹이나 유리로 만들어집니다. 세라믹 케이싱은 우수한 기계적 강도와 열 안정성을 제공하며 이제 널리 채택되고 있습니다. 이동 접점은 아래쪽에 위치하며 도체 막대에 연결되어 있으며, 가이드 슬리브가 정확하고 부드러운 수직 움직임을 보장합니다.

접점 마모를 모니터링하기 위해 차단기의 외부 표면에 점 표시가 배치됩니다. 이 표시의 하단에 대한 이동량을 관찰하여 접점 마모 정도를 추정할 수 있습니다.

전류 경로와 아크 차단은 이동 접점과 고정 접점 사이의 접점 간격에서 발생합니다. 금속 구성 요소는 절연 케이싱에 의해 지지되고 밀봉되며, 이는 실드, 접점, 기타 금속 부품과 용접되어 진공의 무결성을 유지합니다.

전기적으로 부유하고 접점 주변을 둘러싸고 있는 스테인리스 스틸 실드는 중요한 역할을 합니다: 전류 차단 중에는 아크로부터 생성된 금속 증기를 포착하여 절연체에 침착되는 것을 방지하고 내부 절연 강도를 유지합니다.

2. 중압 진공 회로 차단기의 일반적인 고장

2.1 진공 수준 감소

진공 손실은 중요한데도 불구하고 종종 감지되지 않는 고장입니다. 많은 설치에서는 양적 또는 질적 진공 모니터링 장비가 부족하여 진단이 복잡해집니다.

진공 저하로 인해 차단기 수명이 줄어들고, 전류 차단 능력이 저하되며, 심각한 고장이나 폭발로 이어질 수 있습니다. 원인은 다음과 같습니다:

• 과도한 오버트래블, 접점 튀김, 또는 위상 비동기성과 같은 불량한 기계적 특성.

• 작동 중 과도한 링크 이동.

• 진공 병의 제조 결함 (예: 부적절한 밀봉 또는 재료 결함).

• 피로 또는 손상으로 인한 벨로우즈 누출.

2.2 절연 실패

많은 진공 차단기는 에폭시 수지 주거에 차단기를 삽입하여 복합 절연을 사용합니다. 그러나 고전압 부분이 완전히 포장되지 않은 경우 환경적 요인으로 인해 절연이 손상될 수 있습니다.

작동 중 발생하는 열은 절연 성능을 더욱 저하시키며, 고장 위험이 증가합니다.

2.3 과도한 접점 튀김 및 비동기 작동

닫힘 중 과도한 접점 튀김 및 비동기적인 열림/닫힘은 다음과 같은 이유로 발생할 수 있습니다:

• 차단기의 불량한 기계적 성능.

• 결함 있는 절연 견인 막대 또는 지지 구조.

• 접점 평면과 차단기의 중심축 사이의 불일치.

2.4 스프링 에너지 저장 불완전

닫힘 후, 스프링 메커니즘이 다음의 이유로 에너지를 완전히 저장하지 못할 수 있습니다:

• 제한 스위치 설정이 잘못되어 저장 회로가 조기에 끊어짐.

• 심각한 마모로 인한 기어 미끄러짐.

• 저장 모터의 노후화.

• 높은 스프링 장력으로 인한 축의 불완전한 이동.

2.5 오작동 및 작동 불능

• 접점 변형: 연약한 접점 재료는 반복적인 작동 후 변형되어 접촉 불량과 위상 손실을 초래할 수 있습니다.

• 트립 실패: 트립 래치의 부족한 잠금, 핀의 미끄러짐, 낮은 트립 전압, 또는 보조 스위치 접점의 불량으로 인해 발생합니다.

• 닫힘 실패: 낮은 닫힘 전압, 변형된 링크 플레이트, 잘못된 래치 치수, 배선 오류, 또는 보조 스위치 접점의 불량으로 인해 발생합니다.

3. 고장 예방 및 수정 조치

3.1 진공 저하 예방

정기적인 진공 병 점검이 필수적입니다. 진공 테스터를 사용하여 정량적 측정을 수행하거나 내압 테스트를 통해 정성적 평가를 수행하세요. 진공 손실이 감지되면 차단기를 교체하고, 이동 거리, 동기화, 튀김을 재테스트하여 규정 준수를 확인하세요.

3.2 절연 실패 예방 및 처리

APG(자동 압력 젤화) 기술과 고체 밀폐 극 기둥을 적용하여 차단기와 출력 단자를 포장하세요. 이를 통해 크기를 줄이고 환경적 영향으로부터 보호할 수 있습니다.

전문 장비를 사용하여 절연 성능을 정기적으로 테스트하고, 절연 수명을 예측하세요. 엄격한 설치, 조업, 유지 관리 절차를 따르며, 인간 오류를 방지하세요. 절연체와 견인 막대를 정기적으로 청소하고 점검하여 먼지 관련 고장을 방지하세요.

3.3 접점 튀김 및 비동기 해결

절연 견인 막대와 전송 레버 사이에 평평한 워셔를 삽입하여 접점 튀김을 줄이세요. 접점 끝면의 수직 정렬을 조정하여 튀김을 최소화하세요.

비동기 작동의 경우, 스위치 특성 테스터를 사용하여 닫힘 튀김 시간, 3상 작동 시간, 위상 동기화를 측정하세요. 결과에 따라 지정된 이동 거리와 오버트래블 한도 내에서 견인 막대 길이를 조정하여 동기화를 달성하세요.

3.4 불완전한 스프링 저장 해결

• 노후화된 저장 모터 교체.

• 트립 및 상호 잠금 구성 요소의 조립 정밀도 개선.

• 저장 기어의 열처리 개선으로 마모 및 미끄러짐 방지.

3.5 오작동 및 작동 불능 예방

보조 스위치 접점을 확보하고, 링크 메커니즘을 최적화하여 변형이나 불일치를 방지하여 제어 회로의 신뢰성을 향상시키세요. 신뢰성 있는 배선 연결을 확보하세요.

청결한 작동 환경을 유지하고, 이동 부품을 윤활하여 녹과 오염으로 인한 고장을 방지하세요.

닫힘 회로 고장의 경우, 베이스에 장착된 보조 스위치를 점검하세요. 멀티미터를 사용하여 2차 플러그의 연속성을 확인하세요. 만약 플러그가 열려 있다면, 보조 스위치 단자와 플러그 사이의 연속성을 테스트하여 고장 위치를 찾아내세요.

4. 결론

요약하면, 진공 회로 차단기의 신뢰성 있는 작동을 보장하기 위해서는 기업과 직원들은 진공 손실, 절연 실패, 접점 튀김, 스프링 저장 문제, 오작동과 같은 일반적인 고장의 근본 원인을 식별하고 효과적인 예방 및 수정 조치를 취해야 합니다. 적극적인 유지 관리와 기술적 최적화는 고장 최소화와 변전소 시스템의 안전성, 효율성, 수명 향상의 핵심입니다.