전기 아크는 귀하가 마주칠 수 있는 가장 파괴적인 산업 사고 중 하나입니다. 단 한 순간에 스위치 기어가 파괴되고, 하류 장비가 심각하게 손상되며, 운영이 며칠에서 몇 주 동안 중단되고, 인원이 심각하게 부상하거나 사망할 수 있습니다.
특정 시설이나 애플리케이션에서는 아크 플래시의 잠재적 위험이 매우 낮아 일반적인 (아크 플래시 보호되지 않은) 스위치 기어를 사용해도 최소한의 위험만 있을 뿐입니다. 그러나 대부분의 애플리케이션에서는 아크 플래시 위험을 완화하도록 설계된 장비를 신뢰하는 것이 훨씬 더 합리적입니다. 이는 아크 사고의 재앙적인 결과에 대한 신중한 "보험"을 제공합니다.
파괴력은 엄청납니다. 11kV 스위치 기어에서 발생하는 아크 플래시 동안 방출되는 에너지는 여섯 대의 우주 셔틀을 발사하는 데 필요한 에너지와 같습니다. 온도는 태양 표면보다 5배 더 높은 최대 20,000°C까지 도달하여 금속을 증발시키는 능력이 있습니다.
아크 결함은 드물지만, 스위치 기어 시스템에서 발생할 수 있는 가장 심각한 유형의 결함을 나타냅니다. 잠재적인 원인은 다양하며, 인간 오류(가장 일반적), 기술/장비 고장, 환경 요인 등이 포함됩니다.
아크 플래시로 인한 손상과 부상의 위험을 줄이는 여러 방법 중에서 세 가지 가장 일반적인 방법을 아래에 설명합니다.
패시브 내부 아크 보호
패시브 내부 아크 보호는 아크 결함이 발생한 후 일반적인 보호 릴레이에 의해 중단됩니다. 아크 발생부터 릴레이 작동까지의 평균 시간은 100에서 1,000 밀리초(ms) 사이입니다. 눈 깜빡임 시간은 일반적으로 100에서 400 ms로 측정됩니다.
이 기간은 극히 짧지만, 아크 이벤트는 스위치 기어 수리를 필요로 하는 충분한 손상을 일으킬 것입니다. 스위치 기어에 의존하는 생산 과정도 심각한 중단을 겪을 수 있습니다.
패시브 내부 아크 보호를 갖춘 스위치 기어는 고압, 고온, 그리고 잠재적으로 독성 가스를 위한 "탈출 경로"를 제공하는 배관 시스템을 포함하고 있습니다. 일부 스위치 기어는 외부 영역으로 연결되는 배관을 포함합니다. 이러한 솔루션은 일반적으로 작은 스위치 기어 방에서 사용됩니다. 스위치 기어가 큰 방이나 외벽에서 멀리 위치해 있다면, 배관은 스위치 기어가 설치된 방으로 배기될 수 있습니다.
두 가지 통풍 전략 모두 스위치 기어 앞에서 아크 가스의 분출을 감소시키거나 제거하여 잠재적인 부상을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 또한 폭발적인 압력을 분산하여 스위치 기어의 내부 손상을 줄입니다.
액티브 내부 아크 중단
액티브 내부 아크 중단 장비를 갖춘 스위치 기어에서는 보호 회로가 보호 릴레이와 독립적으로 작동합니다. 일반적인 아크 중단 시간은 아크를 감지하고 회로 차단기를 시작하여 작동을 완료하는 데 필요한 시간의 합인 약 60-80 ms입니다.
감지 기술은 아크를 매우 빠르게 감지하여 상류 회로 차단기에 신호를 보내 회로를 중단합니다. 두 가지 일반적인 아크 감지 방법은 전류 감지 장치 및/또는 광학 빛 센서입니다. 반응 시간은 패시브 내부 아크 보호보다 빠르지만, 여전히 잠재적으로 심각한 손상과 부상을 막기에 충분하지 않습니다.
스프링 구동식 회로 차단기는 노후화됨에 따라 트리핑 시간이 증가하여 아크 소멸 시간이 길어집니다. 더 긴 트리핑 시간은 아크 플래시 손상 증가와 직접적으로 관련되어 있습니다. 이 문제는 시간이 지나도 느려지지 않는 자기식 회로 차단기에서는 문제가 되지 않습니다.
액티브 아크 제거
위의 두 방법은 아크로 인한 잠재적인 손상과 부상을 줄이는 데 도움이 되지만, 두 방법 모두 반응형이며 아크가 발생한 후에만 응답한다는 점은 중요합니다. 세 번째 방법인 액티브 아크 제거는 아크를 거의 완전히 제거할 정도로 빠르게 응답하도록 설계되었습니다.
기술적으로, 이전 방법들과 마찬가지로 아크가 발생한 후에 응답하지만, 그 반응이 매우 빠르기 때문에 스위치 기어의 손상은 일반적으로 최소이고, 인원의 부상 위험은 무시할 수 있거나 존재하지 않습니다. 이는 일반적으로 1.5 ms 미만이며 4 ms를 초과하지 않습니다. 아크 결함이 발생할 때 상류 회로 차단기를 트리핑하는 대신 Ultra-Fast Earthing Switch (UFES)를 사용하여 3상 접지 단락을 시작합니다.
UFES는 다양한 감지 방법을 통해 빠르고 신뢰성 있는 고장 감지를 결합하여 아크 결함이 발생하자마자 거의 즉시 소멸되도록 합니다. 이는 열과 압력을 크게 줄이는 결과를 가져옵니다. 스위치 기어를 재설정하는 데는 내부를 닦고 주요 스위칭 요소를 교체하는 것만으로 충분하며, 이는 일반적으로 몇 시간 내에 완료할 수 있습니다.
요약
집에서 화재가 발생하면 즉시 소방서에 알리는 감지 및 알람 시스템이 안심이 될 것입니다. 하지만 화재가 처음부터 발생하지 않도록 하는 시스템이 더 안심이 될 것입니다. 이것은 액티브 아크 제거가 다른 아크 결함 관리 방법과 어떻게 구별되는지에 대한 비유입니다.
액티브 아크 제거는 아크 플래시 위험을 줄이는 가장 효과적인 방법 중 하나일 수 있지만, 다른 보호 방법들에 비해 약간 더 높은 비용이 들 수 있습니다. 어떠한 아크 보호 설계가 없는 스위치 기어에 대해서는 액티브 아크 제거는 보호하는 스위치 기어의 가치에 비해 상대적으로 작은 투자입니다. 비용-효익을 평가할 때 아크 이벤트 이후의 생산 또는 프로세스 중단으로 인한 추가 비용도 고려해야 합니다.
귀하의 인원과 스위치 기어를 위한 최고 수준의 보호를 제공하고, 운영 중단 위험을 최소화하기 위해, Ultra-Fast Earthing Switch를 통한 액티브 아크 제거는 귀하의 스위치 기어에 대한 올바른 선택입니다.
