기술 분석 IEE-Business 내부 아크 결함 내구성 및 SF6 완전 절연 가스 절연 링 메인 유닛(RMUs) 최적화
SF6 완전 절연 가스 절연 링 메인 유닛(이하 RMU)은 주로 부하 스위치 유닛과 고압 교류 부하 스위치-퓨즈 조합 장치(이하 조합 장치)로 구성됩니다. 사용자의 요구에 따라 일반 탱크 또는 단위화된 구조로 구성될 수 있습니다.
실제 엔지니어링 응용에서 전기 연결은 일반적으로 상단에 고정된 고체 절연 버스바 또는 측면에 플러그인 버스바를 사용하여 이루어집니다. 다양한 기술적 매개변수 중 조합 장치의 전송 전류와 부하 스위치 유닛의 폐쇄 능력은 개발의 주요 과제입니다. 또한, 안전 문제에 대한 관심 증가로 인해 최근 몇 년 동안 내부 아크 고장이 사용자들의 주목을 받고 있습니다.
1. 기술적 이슈 분석
RMU의 개발 및 생산 과정에서 다음과 같은 측면에 대해 신중히 고려해야 합니다:
1.1 전송 전류
조합 장치의 전송 전류는 퓨즈에서 부하 스위치로 차단 기능이 전환되는 3상 대칭 전류를 의미합니다. 이 값보다 큰 전류에서는 차단은 오직 퓨즈에 의해 수행됩니다. 낮은 고장 전류 범위에서는 3상 퓨즈의 용융 시간이 본질적으로 변동성이 있습니다. 가장 짧은 용융 시간을 가진 퓨즈가 먼저 차단하고, 그 스트라이커가 트립 메커니즘을 활성화하여 부하 스위치를 열게 됩니다.
나머지 두 상의 차단은 해당 퓨즈의 실제 시간-전류 특성(나머지 두 상의 전류는 약 87% 정도입니다)과 첫 번째 차단 퓨즈의 스트라이커에 의해 시작된 부하 스위치의 오프닝 시간 간의 비교에 의존합니다. 퓨즈의 용융이 지연되면 나머지 두 상은 부하 스위치에 의해 차단됩니다. 따라서 이 범위에서 고장 전류 차단은 퓨즈와 부하 스위치 사이에서 공유됩니다.
조합 장치의 전송 전류는 두 가지 주요 요인에 의해 결정됩니다: 퓨즈 스트라이커에 의해 시작된 부하 스위치의 트리핑 시간과 퓨즈의 실제 시간-전류 특성. 정격 전송 전류는 부하 스위치가 안전하게 차단할 수 있는 최대 전류를 나타내는 중요한 기술적 매개변수입니다. 제한형 퓨즈를 선택할 때는 그 시간-전류 특성을 평가하여 결과적인 전송 전류가 조합 장치의 정격 전송 전류보다 낮아짐을 확인해야 합니다. 이렇게 하면 부하 스위치와 퓨즈 사이의 신뢰성 있고 안전한 조정이 가능하며, 변압기의 효과적인 보호가 가능해집니다.
1.2 폐쇄 능력
부하 스위치 테스트 중에는 종종 폐쇄 작업이 실패하는 경우가 있으며, 일반적으로 두 가지 범주로 나뉩니다: 필요한 폐쇄 횟수를 충족하지 못하거나 정격 단락 전류에서 폐쇄할 수 없는 경우. 테스트 결과 분석에 따르면 이러한 실패는 주 접점의 과도한 침식으로 인해 정격 단락 전류를 운반하는 능력이 손상되기 때문입니다.
따라서 주 접점의 침식을 최소화하거나 방지하는 것이 성공적인 테스트 결과를 달성하는 데 중요합니다. 연구와 광범위한 테스트 결과, 원래의 주 접점에 고융점 구리-크롬 합금으로 만든 보조 접점을 추가하면 직접적으로는 낮은 융점의 구리 주 접점을 간접적으로 보호할 수 있음이 입증되었습니다. 특정 설계 접근 방식은 사용되는 접점 구조(선형 운동 또는 회전 블레이드 유형)에 따라 유연하게 적용할 수 있습니다.
2. 내부 아크 고장 저항
전기 아크는 주변 공기와 격렬하게 반응하여 온도와 압력을 급격히 높입니다. 적절히 통제되지 않으면 인원과 장비에 심각한 위험을 초래할 수 있습니다. RMU의 가스 실(스위치 실)과 케이블 실에 대해 각각 내부 아크 고장 테스트를 수행해야 합니다. 테스트를 통과하기 위해서는 다음 기준을 충족해야 합니다:
스위치기의 패널과 문은 닫혀 있어야 하며, 제한된 변형은 허용됩니다.
케이싱은 파열되어서는 안 되며, 60g 이상의 파편이 발사되어서는 안 됩니다.
접근 가능한 스위치기 표면에서 2m 높이까지 구멍이 생겨서는 안 됩니다.
테스트 중 사용되는 수평 및 수직 지시기는 뜨거운 가스에 의해 절대로 불타서는 안 됩니다.
테스트 도중 케이싱은 항상 접지점과 연결되어 있어야 합니다.
2.1 정격 단락 차단 전류
조합 장치의 정격 단락 차단 전류는 선택된 퓨즈에 의해 결정됩니다. 다음 사항을 고려해야 합니다:
퓨즈의 정격 단락 차단 전류는 배전 시스템 설치 지점의 최대 예상 고장 전류보다 크거나 같아야 합니다.
퓨즈의 정격 단락 차단 전류는 조합 장치 내의 부하 스위치의 정격 단시간 견디기 전류와 적절히 일치해야 합니다.
동일 모델 및 사양의 세 개의 퓨즈가 설치되어야 하며, 그렇지 않으면 차단 성능이 악화될 수 있습니다.
퓨즈는 적절하고 완전히 설치되어야 하며, 스트라이커가 적절한 시기에 작동하여 부하 스위치 트립 메커니즘을 신뢰성 있게 활성화해야 합니다.
하나 또는 두 개의 퓨즈가 작동한 후에는 모든 세 개의 퓨즈를 교체해야 합니다. 단, 무효한 퓨즈가 전류를 운반하지 않았다는 것이 확실한 경우는 예외입니다.
2.2 고지대 운전
RMU의 밀폐 가스 실 설계는 일반적으로 1,000m 이하의 고도에서의 운전을 기반으로 합니다. 더 높은 고도에서는 공기가 얇아지고 대기압이 감소합니다. 내부 가스 밀도가 일정하다면, 밀폐 실 내의 상대적 압력이 증가합니다. 이로 인해 케이싱에 가해지는 기계적 스트레스가 증가하여 변형과 가스 누출 위험이 높아집니다. 이러한 경우에는 케이싱 강도를 적절히 강화하고 테스트를 통해 검증해야 합니다. 가스 충전 압력(또는 밀도)을 줄이는 것은 과학적으로 타당하거나 권장되는 해결책이 아닙니다.
2.3 습도 관리
DL/T 791-2001, 실내 교류 가스 절연 스위치기 선정 지침의 6.5.1 조항은 가스 실의 습도를 다음과 같이 규정합니다: "정격 충전 압력이 0.05 MPa 이하인 경우, 습도는 2,000 μL/L(볼륨 기준)을 초과해서는 안 됩니다." 다른 표준들은 구체적인 지침을 제공하지 않습니다. RMU 생산에서 1,000 μL/L(20°C)의 습도를 관리하는 것이 다음과 같은 이유로 합리적이라고 여겨집니다:
부하 스위치는 상대적으로 작은 전류(630 A)를 차단하며, 최대 전송 전류는 약 1,500~2,200 A입니다.
충전 압력은 낮으며(정격 0.03~0.05 MPa), 고압 GIS(약 0.5 MPa)보다 크게 낮습니다.
밀봉 성능이 우수하여 외부 환경으로부터 습기가 매우 느리게 유입됩니다.
차단 후 SF6 분해 생성물이 매우 적게 발생합니다.
테스트 중 샘플에 습도를 특별히 관리하지 않았지만, 과도한 습도로 인한 실패는 관찰되지 않았습니다.
따라서 생산 과정에서 습도 관리를 완전히 무시하는 것은 정당하지 않으며, 단순히 절연 기준만 고려하고 아크 소멸 요구사항을 고려하지 않는 것도 마찬가지입니다. 수년간의 실제 생산 및 운영 경험을 바탕으로, 제조 과정에서 습도를 1,000 μL/L(20°C)로 유지하는 것은 기술적으로 타당하고 합리적입니다.
3. 결론
RMU는 중국에서 수년 동안 제조 및 운영되어 기술이 성숙하고 성능이 안정적이며 시장 수용성이 강합니다. 더 많은 제조업체들이 이 분야에 진출하여 연구, 제조, 운영에서 직면하는 기술적 과제에 대해 계속해서 탐구, 토론, 인사이트를 공유함으로써 RMU 기술의 발전과 지속적인 개선을 촉진하기를 바랍니다.
