고압 회로 차단기 선택 방법: 주요 매개변수 및 전문가 가이드

고압 회로 차단기를 선택하는 것은 전력 시스템의 안전성, 안정성 및 신뢰성 있는 운영에 직접적인 영향을 미치는 중요한 작업입니다. 아래는 고압 회로 차단기를 선택할 때 고려해야 하는 주요 기술 사양과 고려사항들—상세하고 포괄적이며 전문적입니다.

핵심 선택 프로세스 및 주요 고려사항

I. 시스템 조건에 맞는 기본 매개변수 (기본)

이것은 기본 요구사항이며 설치 지점의 특성과 완전히 일치해야 합니다.

• 정격 전압 (Uₙ)

• 요구사항: 차단기의 정격 전압은 설치 위치에서의 최대 운용 전압보다 크거나 같아야 합니다.

• 예: 최대 운용 전압이 12kV인 10kV 시스템에서는 12kV 정격 전압의 차단기를 선택해야 합니다.

• 정격 전류 (Iₙ)

• 요구사항: 차단기의 정격 전류는 회로의 최대 연속 운용 전류보다 크거나 같아야 합니다.

• 계산: 정상 부하 전류, 과부하 용량, 잠재적인 미래 확장, 그리고 안전 여유를 고려하세요. "큰 부하에 작은 차단기" 또는 과도한 투자를 피하십시오.

• 정격 주파수 (fₙ)

• 전력 시스템 주파수와 일치해야 합니다—중국에서는 50Hz입니다.

II. 주요 단락 성능 매개변수 (능력 테스트)

이러한 매개변수들은 차단기의 절단 및 폐쇄 능력을 측정하며, 시스템 단락 계산에 따라 선택되어야 합니다.

• 정격 단락 절단 전류 (Iₖ)

• 정의: 정격 전압에서 차단기가 신뢰성 있게 절단할 수 있는 단락 전류의 최대 RMS 값입니다.

• 요구사항: 이는 가장 중요한 매개변수입니다. 차단기의 정격 절단 전류는 설치 지점에서의 최대 예상 단락 전류(일반적으로 시스템 연구에서 산출된 3상 단락 전류)보다 크거나 같아야 합니다.

• 참고: 차단기의 사용 기간 동안 시스템 단락 용량의 증가 가능성을 고려하십시오.

• 정격 단락 폐쇄 전류 (Iₘᶜ)

• 정의: 차단기가 성공적으로 폐쇄할 수 있는 최대 피크 단락 전류입니다.

• 요구사항: 일반적으로 정격 절단 전류의 RMS 값의 2.5배(표준 값)입니다. 폐쇄 중 엄청난 전자동력에 견딜 수 있도록 최대 예상 단락 전류 피크를 초과해야 합니다.

• 정격 단시간 내구 전류 (Iₖ) / 열 내구 전류

• 정의: 차단기가 특정 시간(예: 1초, 3초, 4초) 동안 견딜 수 있는 단락 전류의 RMS 값입니다.

• 요구사항: 설치 지점에서의 예상 단락 전류 RMS 값보다 크거나 같아야 합니다. 단락 전류의 열 효과에 대한 차단기의 내구성을 테스트합니다.

• 정격 피크 내구 전류 (Iₚₖ) / 동적 내구 전류

• 정의: 차단기가 견딜 수 있는 단락 전류의 첫 번째 주기의 피크 값입니다.

• 요구사항: 예상 단락 전류 피크보다 크거나 같아야 합니다. 단락 중 전자기력 하에서 차단기의 기계적 강도를 테스트합니다.

III. 절연 및 환경 보호 요구사항

• 절연 매체 유형 (핵심 기술 선택)

• 장점: 매우 높은 절단 용량, 우수한 성능.

• 단점: SF₆는 강력한 온실 가스이며, 높은 밀봉 성능이 필요하며 누출 위험이 있으며 유지 관리가 상대적으로 복잡합니다.

• 응용: 주로 고압, 고용량 시스템(≥35kV)이나 특수 환경(예: 극단적으로 추운 지역)에서 사용됩니다.

• 권장사항: 10~35kV 범위에서는 특별한 요구사항이 없는 한 진공 차단기를 선호하십시오. 그 이유는 성숙함과 환경적 이점 때문입니다.

• 장점: 강력한 아크 소멸 능력, 긴 서비스 수명, 컴팩트한 크기, 낮은 유지 관리, 폭발 위험 없음, 환경 친화적. 자주 스위칭이 필요한 응용 분야(예: 아크 가마, 모터 스위칭)에 적합합니다.

• 응용: 오늘날 10~35kV 전압 수준에서의 주류 및 선호되는 선택입니다.

• 진공 회로 차단기 (예: VS1, ZN63):

• SF₆ (황화육불소) 회로 차단기:

• 외부 절연

• 크리핑 거리: 오염 수준(I~IV)에 따라 충분한 크리핑 거리를 갖춘 부싱 및 절연자를 선택하여 오염 플래시오버를 방지하십시오.

• 응축: 습도가 높거나 온도 차이가 큰 환경에서 응축이 발생하기 쉬운 실내 스위치기에는 가열기나 응축 방지 장치가 장착된 차단기 또는 스위치기를 선택하십시오.

IV. 기계적 특성 및 작동 메커니즘

• 작동 메커니즘 유형

• 스프링 작동 메커니즘: 가장 일반적이고 성숙한 기술, 높은 신뢰성, 외부 전원이 필요하지 않습니다. 대부분의 경우 선호되는 선택입니다.

• 영구 자석 액추에이터 (PMA): 부품이 적고 구조가 간단하며, 이론적으로 더 높은 신뢰성과 빠른 작동이 가능합니다. 그러나 고장 후 현장 수리는 어려워 일반적으로 전체 교체가 필요합니다.

• 전자기 작동 메커니즘: 옛 모델에서 사용되며, 고출력 DC 공급과 큰 폐쇄 전류가 필요하며, 점차 퇴출되고 있습니다.

• 기계적 및 전기적 내구성

• 기계적 내구성: 전류 없이 개폐 횟수(일반적으로 10,000~30,000+ 사이클).

• 전기적 내구성: 정격 전류에서의 정상적인 절단 횟수(예: E2 클래스: 10,000회; C2 클래스: 100회 단락 절단). 커패시터 뱅크, 리액터, 모터 등을 자주 스위칭해야 하는 응용 분야에서는 전기적 내구성이 높은 차단기를 선택하십시오.

• 절단 시간 및 폐쇄-개방 시간

• 릴레이 보호 또는 빠른 자동 재폐쇄와의 조율이 필요한 시스템에서는 차단기의 전체 제거 시간(트립 명령 시작부터 아크 소멸까지)에 주의하십시오.

V. 2차 제어 및 보조 기능

• 제어 전압: 변전소의 DC 전력 시스템(DC 110V 또는 DC 220V)과 일치해야 합니다.

• 보조 접점: 측정, 신호, 인터록킹에 필요한 수량을 충족해야 합니다.

• 인터록킹 기능: 안전을 위해 신뢰성 있는 반복 동작 회로, 폐쇄/트립 인터록킹 등이 포함되어야 합니다.

• 스마트 인터페이스: 현대적인 차단기는 종종 전기 매개변수 측정, 고장 기록, 상태 모니터링, 통신 프로토콜(예: IEC 61850) 지원 등의 기능을 제공하는 지능형 컨트롤러를 포함하여 통합 자동화 시스템으로의 통합을 용이하게 합니다.

VI. 설치, 환경, 브랜드/서비스

• 설치 유형: 고정형 또는 뽑아낼 수 있는 형식(드로어형)? 스위치기 모델 및 구조와 일치해야 합니다.

• 환경 조건: 고도, 주변 온도, 습도를 고려하십시오. 고도가 높으면 차단기의 정격을 저하시켜야 합니다.

• 브랜드 및 사후 서비스: 품질이 입증된 신뢰할 수 있는 브랜드를 선택하고, 부품 가용성, 기술 지원, 사후 서비스를 고려하십시오.

VII. 요약: 선택 체크리스트

• 시스템 매개변수 확인: 시스템 전압, 주파수, 최대 운용 전류.

• 단락 전류 계산: 설치 지점에서의 예상 RMS 및 피크 단락 전류를 얻으십시오(전력 시스템 설계에서 제공).

• 차단기 능력 일치: 정격 절단 전류, 폐쇄 전류, 동적/열 내구 전류가 모두 계산된 값보다 크거나 같아야 합니다.

• 유형 선택: 10~35kV에서는 진공 차단기를 선호하십시오; 작동 메커니즘(스프링 메커니즘이 선호됨)을 확인하십시오.

• 외부 절연 확인: 오염 수준에 따른 크리핑 거리를 확인하십시오.

• 특별한 요구사항 고려: 자주 작동? 스마트 인터페이스? 특수 환경 조건?

• 브랜드 및 검수: 신뢰할 수 있는 브랜드를 선택하십시오; 검수 시에는 공장 시험 보고서(특히 주 회로 저항 및 기계적 특성)에 주의하십시오.

이러한 단계를 따르면 시스템에 안전하고 적합하며 신뢰성 있는 고압 회로 차단기를 선택할 수 있습니다. 중요한 응용 분야에서는 전문 전기 기사 또는 설계 연구소와 함께 검토하고 최종 선택을 하는 것이 강력히 권장됩니다.