고전압 개폐기
전력 시스템은 전압이 36KV 이상일 때, 이를 고압 스위치기어라고 합니다. 전압 수준이 높을수록 스위칭 작업 중에 발생하는 아크도 매우 큽니다. 따라서 고압 스위치기어의 설계 시 특별한 주의가 필요합니다. 고압 회로 차단기는 HV 스위치기어의 주요 구성 요소이므로, 고압 회로 차단기 (CB)는 안전하고 신뢰성 있는 작동을 위한 특별한 기능이 있어야 합니다. 고압 회로의 잘못된 트리핑과 스위칭 작업은 매우 드물며, 대부분의 경우 이러한 회로 차단기는 ON 상태로 유지되며 오랜 시간 동안 작동되지 않을 수 있습니다. 따라서 CB는 필요할 때 안전한 작동을 보장하기 위해 충분히 신뢰성이 있어야 합니다. 지난 15년 동안 고압 회로 차단기 기술은 근본적으로 변화했습니다. 최소 유량 회로 차단기 (MOCB), 공기 분사 회로 차단기 및 SF6 회로 차단기가 주로 고압 스위치기어에 사용됩니다.
진공 회로 차단기는 이 목적을 위해 거의 사용되지 않습니다. 현재까지 진공 기술은 매우 높은 전압의 단락 회로 전류를 차단하는 데 충분하지 않기 때문입니다. SF6 회로 차단기는 두 가지 유형이 있으며, 단일 압력 SF6 회로 차단기와 두 개의 압력을 가진 SF6 회로 차단기가 있습니다. 단일 압력 시스템은 현재 고압 스위치기어 시스템에서 최첨단 기술입니다. 오늘날 SF6 가스는 고압 및 초고압 전기 전력 시스템에서 가장 인기 있는 아크 소멸 매체가 되었습니다. 그러나, SF6 가스는 온실 효과에 기여합니다. 이는 CO2보다 23배 더 강력한 온실 효과를 미칩니다. 따라서 회로 차단기의 서비스 수명 동안 SF6 가스의 누출을 방지해야 합니다. SF6 가스 배출을 최소화하기 위해 N2 – SF6 및 CF4 – SF6 가스 혼합물을 향후 회로 차단기에 사용하여 순수한 SF6의 대체재로 사용할 수 있습니다. 항상 CB의 유지 관리 중에 SF6 가스가 대기 중으로 누출되지 않도록 주의해야 합니다.
다른 한편으로, SF6 회로 차단기는 유지 관리가 적게 필요한 주요 장점이 있습니다.
고압 스위치기어는 다음과 같이 분류됩니다,
가스 절연 실내형 (GIS),
공기 절연 실외형.
또한, 실외형 공기 절연 회로 차단기는 다음과 같이 분류됩니다,
데드 탱크 형 회로 차단기
라이브 탱크 형 회로 차단기
데드 탱크 형 CB에서는 스위칭 장치(차단기 조립품)가 적절한 절연체 지지대를 통해 접지 전위의 금속 용기 내에 위치하며, 절연 매체로 채워져 있습니다. 라이브 탱크 회로 차단기에서는 스위칭 장치(차단기 조립품)가 시스템 전위의 절연 부싱 위에 위치합니다. 라이브 탱크 회로 차단기는 저렴하고 적은 설치 공간이 필요합니다.
앞서 말했듯이, 고압 스위치기어 시스템에서 주로 세 가지 유형의 회로 차단기가 사용되며, 이는 공기 분사 회로 차단기, SF6 회로 차단기, 유량 회로 차단기이며, 진공 회로 차단기는 거의 사용되지 않습니다.
공기 분사 회로 차단기
이 디자인에서는 고압 압축 공기를 사용하여 두 개의 분리된 접점 사이의 아크를 꺼줍니다. 아크 열기의 이온화가 가장 적은 순간, 즉 전류가 0이 되는 순간에 사용됩니다.
유량 회로 차단기
이는 다시 대용량 유량 회로 차단기 (BOCB)와 최소 유량 회로 차단기 (MOCB)로 분류됩니다. BOCB에서는 차단기 장치가 접지 전위의 기름 탱크 내에 위치하며, 여기서 기름은 절연체와 차단 매체로 사용됩니다. MOCB에서는 반면에, 차단기 장치를 절연 카메라에 위치시켜 절연유 요구량을 최소화할 수 있습니다.
SF6 회로 차단기
SF6 가스는 오늘날 HV 응용 분야에서 널리 사용되는 아크 소멸 매체입니다. 황화 불화 수소 가스는 뛰어난 절연성과 아크 소멸 특성을 가진 고전기음성 가스입니다. SF6의 높은 절연성과 절연 특성 덕분에 더 작은 전체 크기와 짧은 접점 간격으로 고압 회로 차단기를 설계할 수 있습니다. 뛰어난 절연 특성은 고압 시스템에서 실내형 스위치기어를 설계하고 구축하는 데 도움이 됩니다.
진공 회로 차단기
진공 상태에서는 두 개의 분리된 전류를 운반하는 접점 사이에 더 이상의 이온화가 없습니다. 초기 아크는 다음 제로 크로싱에서 사라지지만, 전류가 첫 번째 제로를 넘어서면 더 이상의 이온화가 없으므로 아크 소멸이 완료됩니다. 비록 아크 소멸 방법이 VCB에서 매우 빠르지만, 아직 고압 스위치기어에 적합한 해결책은 아닙니다. 매우 높은 전압 수준의 VCB는 전혀 경제적이지 않기 때문입니다.
고압 회로 차단기의 필수 기능
고압 회로 차단기에 제공되어야 하는 필수 기능은 다음과 같습니다. 고압 스위치기어에서 사용되는 차단기가 안전하고 신뢰성 있게 작동하도록 하기 위해서는 다음의 조건에서 안전하게 작동할 수 있어야 합니다.
터미널 결함.
단선 결함.
변압기 또는 리액터 자기화 전류.
긴 송전선 에너지화.
콘덴서 뱅크 충전.
상호간의 위상 이동 스위칭.
터미널 결함
일반적으로 전력 시스템에 연결된 부하는 유도적 성질을 가지고 있습니다. 이러한 유도성 때문에, 회로 차단기로 단락 전류가 처음으로 차단될 때, 몇 백 Hz 정도의 고주파 진동을 가진 높은 재점화 전압이 발생할 가능성이 있습니다. 이 전압은 두 부분으로 나뉩니다.
아크 소멸 직후 즉시 발생하는 고주파 진동을 동반한 일시적인 회복 전압.
이 고주파 진동이 감쇠된 후, CB 접점 사이에 전력 주파수 회복 전압이 나타납니다.
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