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회로 차단기의 등급은 다음과 같습니다:
정격 단락 전류 차단 용량.
정격 단락 전류 접속 용량.
회로 차단기의 정격 작동 순서.
정격 단시간 전류.
회로 차단기의 단락 전류 차단 용량
이것은 회로 차단기(CB)가 접점이 열리기 전에 견딜 수 있는 최대 단락 전류입니다.
단락 전류가 회로 차단기를 통과하면, 차단기의 전류를 운반하는 부분에 열적 및 기계적 스트레스가 발생합니다. 만약 차단기의 접촉 면적과 도체 부분의 단면적이 충분히 크지 않다면, 절연부와 도체 부품 모두에 영구적인 손상이 발생할 수 있습니다.
조울의 열법칙에 따르면, 온도 상승은 단락 전류의 제곱, 접촉 저항 및 단락 전류의 지속 시간에 비례합니다. 단락 전류는 회로 차단기가 열리는 동작으로 단락이 해소될 때까지 계속 흐릅니다.
회로 차단기의 열적 스트레스는 단락 기간에 비례하므로, 전기 회로 차단기의 차단 용량은 작동 시간에 따라 달라집니다. 알루미늄은 160°C에서 부드러워지고 기계적 강도를 잃으므로, 이 온도는 단락 시 차단기 접점의 온도 상승 한도로 간주될 수 있습니다.
따라서 단락 차단 용량 또는 회로 차단기의 단락 전류 차단 용량은 단락 발생부터 단락 해제까지의 시간 동안 CB에 영구적인 손상 없이 흐를 수 있는 최대 전류로 정의됩니다. 단락 차단 전류의 값은 RMS로 표현됩니다.
단락 시에는 CB가 열적 스트레스뿐만 아니라 기계적 스트레스에도 심각하게 노출됩니다. 따라서 단락 용량을 결정할 때 CB의 기계적 강도도 고려됩니다.
적합한 회로 차단기를 선택하기 위해서는 CB를 설치할 시스템의 해당 지점에서의 고장 수준을 결정해야 합니다. 전력 전송의 어느 부분에서든 고장 수준이 결정되면, 그 네트워크 부분에 적합한 정격 회로 차단기를 선택하는 것이 쉬워집니다.
정격 단락 전류 접속 용량
회로 차단기의 단락 전류 접속 용량은 단파값으로 표현되며, 차단 용량과 같이 RMS 값으로 표현되지 않습니다. 이론적으로 시스템에서 고장이 발생할 때, 고장 전류는 대칭 고장 수준의 두 배까지 상승할 수 있습니다.
고장 상태에서 회로 차단기를 켜는 순간, 단락 부분이 소스에 연결됩니다. 회로 차단기로 회로가 닫힐 때 첫 번째 주기의 전류는 최대 진폭을 가집니다. 이는 대칭 고장 전류 파형의 진폭의 약 두 배입니다.
차단기의 접점은 차단기가 고장 상태에서 닫힐 때 첫 번째 주기의 파형 동안 가장 높은 전류 값을 견뎌야 합니다. 이러한 현상을 바탕으로, 선택된 차단기는 단락 전류 접속 용량으로 정격되어야 합니다.
회로 차단기의 정격 단락 전류 접속 용량은 최대 피크 값으로 표현되므로, 항상 회로 차단기의 정격 단락 전류 차단 용량보다 큽니다. 일반적으로 단락 전류 접속 용량은 단락 전류 차단 용량의 2.5배입니다. 이는 표준 및 원격 제어 회로 차단기에 모두 적용됩니다.
회로 차단기의 정격 작동 순서 또는 작동 주기
이는 회로 차단기 작동 메커니즘의 기계적 작업 요구사항입니다. 회로 차단기의 정격 작동 순서는 다음과 같이 명시되어 있습니다:
여기서 O는 CB의 개방 작동을 나타냅니다.
CO는 즉시 개방 작동을 따르는 폐쇄 작동 시간을 나타냅니다. 이는 의도적인 시간 지연 없이 수행됩니다.
t’는 두 작동 사이의 시간으로, 초기 조건을 복원하거나 회로 차단기의 도체 부품이 과열되는 것을 방지하기 위해 필요합니다. t = 0.3초 (기타 사항이 명시되지 않은 경우).
예를 들어, 회로 차단기의 정격 작동 순서는 다음과 같습니다:
이것은 회로 차단기의 개방 작동 후 0.3초 후에 폐쇄 작동이 수행되고, 즉시 개방 작동이 이루어짐을 의미합니다. 이 개방 작동 후, CB는 3분 후에 다시 폐쇄되고 즉시 트립합니다.
정격 단시간 전류
이는 회로 차단기가 특정 시간 동안 안전하게 운반할 수 있는 전류 한도입니다. 시스템에서 고장이 발생하자마자 회로 차단기가 단락 전류를 해제하지는 않습니다. 고장 발생과 CB가 고장을 해제하는 순간 사이에는 항상 의도적이고 비의도적인 시간 지연이 존재합니다.
이 지연은 보호 릴레이의 작동 시간, 회로 차단기의 작동 시간, 그리고 전력 시스템 보호의 적절한 조정을 위한 릴레이에 의한 일부 의도적인 시간 지연 때문입니다. 회로 차단기가 트립하지 못하는 경우, 다음 위치의 회로 차단기가 고장을 해제합니다.
이 경우 고장 해제 시간이 더 길어집니다. 따라서 고장 후, 회로 차단기는 특정 시간 동안 단락 전류를 운반해야 합니다. 모든 시간 지연의 합은 3초를 넘지 않아야 하며, 회로 차단기는 최소한 이 짧은 시간 동안 최대 고장 전류를 운반할 수 있어야 합니다.
단락 전류는 회로 차단기 내에서 두 가지 주요 영향을 미칠 수 있습니다.
높은 전류 때문에, 절연부와 도체 부품에 높은 열적 스트레스가 발생할 수 있습니다.
높은 단락 전류는 회로 차단기의 다양한 전류를 운반하는 부분에 상당한 기계적 스트레스를 생성합니다.
회로 차단기는 이러한 스트레스를 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 그러나 어떤 회로 차단기도 지정된 짧은 기간 동안 특정 전류 이상의 단락 전류를 운반해서는 안 됩니다. 회로 차단기의 정격 단시간 전류는 최소한 회로 차단기의 정격 단락 전류 차단 용량과 같습니다.
회로 차단기의 정격 전압
회로 차단기의 정격 전압은 절연 시스템에 따라 달라집니다. 400KV 이하 시스템의 경우, 회로 차단기는 정상 시스템 전압의 10% 이상을 견딜 수 있도록 설계됩니다. 400KV 이상 또는 그 이상의 시스템의 경우, 회로 차단기의 절연은 정상 시스템 전압의 5% 이상을 견딜 수 있어야 합니다.
즉, 회로 차단기의 정격 전압은 시스템의 최고 전압에 해당합니다. 이는 무부하 또는 소부하 상태에서 전력 시스템의 전압 수준이 시스템의 최고 전압 등급까지 상승할 수 있기 때문입니다.
회로 차단기는 또한 두 가지 다른 고전압 상태에 노출됩니다.
대규모 부하의 갑작스러운 분리나 기타 원인으로 인해, CB에 가해지는 전압과 CB가 열렸을 때 접점 사이의 전압은 시스템의 최고 전압보다 매우 높을 수 있습니다. 이 전압은 전력 주파수일 수 있지만, 보호 스위치기어가 이를 해제해야 하므로 매우 긴 시간 동안 유지되지 않습니다. 그러나 회로 차단기는 일반적으로 60초 동안 전력 주파수에 대한 내전압을 견딜 수 있어야 합니다. 60초 이상의 내전압 능력을 갖추는 것은 경제적이지 않고 실제로 필요하지 않습니다. 모든 전력 시스템의 비정상 상황은 60초보다 훨씬 짧은 시간 내에 해소되기 때문입니다.
다른 전력 시스템 장비와 마찬가지로, 회로 차단기는 그 수명 동안 라이트닝 임펄스와 스위칭 임펄스에 직면할 수도 있습니다. CB의 절연 시스템과 열린 CB의 접점 간격은 이러한 임펄스 전압 파형의 진폭이 매우 높지만 극단적으로 일시적인 성질을 가진 것에 견딜 수 있어야 합니다. 따라서 회로 차단기는 마이크로초 범위에서만 이러한 임펄스 피크 전압을 견딜 수 있도록 설계됩니다.
