진공 회로 차단기 선택 가이드: 매개변수 및 응용 분야

I. 진공 회로 차단기의 선택

진공 회로 차단기는 정격 전류와 정격 단락 전류를 기반으로 선택해야 하며, 전력망의 실제 용량을 참조로 사용해야 합니다. 과도한 안전 계수를 채택하는 경향은 피해야 합니다. 지나치게 보수적인 선택은 비경제적인 "과대 사이징" (작은 부하에 큰 차단기)을 초래할 뿐만 아니라, 작은 유도 또는 축전기 전류를 차단하는 데 영향을 미쳐, 전류 절단 과전압을 발생시킬 수 있습니다.

관련 문헌에 따르면, 중국의 운영 중인 전력망에서 10kV 급전 회로의 약 93.1%가 정격 전류가 2000A 이하입니다. 따라서 정격 작동 전류의 선택은 주로 2000A 이하의 값을 중심으로 이루어져야 합니다. 최대 단락 전류의 선택은 "도시 네트워크 계획 및 개조 지침"의 요구 사항을 따르며, 과도한 안전 여유를 무분별하게 추구하지 않아야 합니다.

현재 중국 시장에서 일반적으로 사용되는 수입 브랜드의 회로 차단기는 Schneider의 HVX, ABB의 VD4, Siemens의 3AE 시리즈 등이 있습니다. 국내 브랜드로는 창슈 스위치기어의 CV1, 상련의 RMVS1, 보광의 ZN172 시리즈 등이 있습니다. 국내 제품과 수입 제품 간의 품질 차이는 이제 거의 없습니다.

II. 진공 회로 차단기와 그 특성

회로 차단기는 특수한 소멸 실을 장착한 전환 장치입니다. 정상적인 회로 조건에서 전류를 닫고, 운반하고, 차단할 수 있으며, 지정된 시간 내에 비정상적인 회로 조건(예: 단락)에서 전류를 닫고, 운반하고, 차단할 수 있습니다. 50Hz 주파수와 3.6kV 이상의 전압 수준의 전력망에 적합하며, 부하 전류(일반적으로 4000A를 초과하지 않음), 과부하 전류, 정격 단락 전류(일반적으로 63kA를 초과하지 않음)를 켜고 끄는 데 사용됩니다.

특수 응용 분야에서는 비운전 상태의 장거리 송전선, 비운전 상태의 변압기, 커패시터 뱅크 등을 전환하고, 지정된 기간(1s, 3s, 4s) 동안 단락 전류(일반적으로 63kA를 초과하지 않음)를 운반하며, 단락 전류(일반적으로 160kA를 초과하지 않음)를 닫을 수 있습니다. 회로 차단기의 기계적 수명은 일반적으로 10,000회이며, 특수 모델은 30,000회 또는 60,000회에 이를 수 있습니다. 영구 자석 작동기를 장착하면 100,000회까지 도달할 수 있습니다. CB1984-2014에 따르면 회로 차단기의 전기적 수명은 274회입니다.

회로 차단기는 일반적으로 자동 재폐합 기능을 갖추고 있어, 고장 제거 후 신속한 전력 공급 복구가 가능하며, 주로 중요한 응용 분야에서 사용됩니다. 그러나 회로 차단기는 비교적 비싸며(대응하는 계전기 또는 마이크로프로세서 기반 보호 장치가 필요함) 고장 차단 시간은 80ms 이내입니다(보호 계전기 반응 시간, 차단기 트리핑 시간, 아크 시간에 따라 다름). 고장 전류 차단 속도는 스위치기어 어셈블리보다 느리므로, 보호 대상 장비는 충분한 단시간 내에 견딜 수 있는 전류 능력을 가져야 합니다.

III. 회로 차단기의 주요 응용 분야

회로 차단기는 주로 산업 및 광산 기업, 발전소, 변전소에서 전력 시스템의 수신, 제어, 보호를 위해 사용됩니다. 일반적인 구성(12kV를 예로 들면)은 두 개의 수신 회로 차단기와 하나 이상의 송출 회로 차단기로 이루어져 있습니다(도표 참조). 수신 회로 차단기의 전류는 일반적으로 4000A를 초과하지 않으며, 단락 차단 전류는 일반적으로 50kA를 초과하지 않습니다. 송출 회로 차단기의 정격 전류는 일반적으로 1600A를 초과하지 않으며, 단락 차단 전류는 일반적으로 40kA를 초과하지 않습니다.

IV. 회로 차단기의 선택 기준

• 부하 전류가 630A를 초과할 때 회로 차단기를 사용합니다.

• 공급 단의 변압기 용량이 1600kVA를 초과할 때 회로 차단기를 사용하여 보호합니다.

• 모터 용량이 1200kW를 초과할 때 회로 차단기를 사용하여 보호합니다.

• 커패시터 뱅크를 전환할 때 회로 차단기를 사용합니다.

• 발전기를 보호할 때 전용 발전기 회로 차단기를 사용합니다.

• 전력선이나 중요한 장비를 보호할 때 회로 차단기를 사용합니다.

회로 차단기의 응용 예

V. 진공 회로 차단기 운전 시 주의사항

운전 중에는 진공 회로 차단기의 유지 관리는 사용 조건과 운전 빈도에 따라 결정되어야 합니다. 연간 운전 횟수가 기계적 수명의 1/5를 초과하지 않는 경우, 기계적 수명 기간 내에서 매년 한 번의 정기 점검이 충분합니다. 자주 운전되는 차단기의 경우, 점검 간의 운전 횟수는 기계적 수명의 1/5를 초과하지 않아야 합니다.

운전 빈도가 매우 높거나 기계적/전기적 수명이 끝나가고 있을 때, 점검 간격을 줄여야 합니다. 점검 및 조정 항목에는 진공 수준, 여행 거리, 접촉 여행 거리, 동기화, 열림/닫힘 속도, 작동 메커니즘의 주요 구성 요소, 외부 전기 연결, 절연, 제어 전원 보조 접점 등이 포함됩니다.

진공 회로 차단기 운전 중 다음 사항에 주의해야 합니다:

(1) 과전압 문제

진공 회로 차단기는 작은 전류, 특히 변압기 자기화 전류와 같은 작은 유도 전류를 차단할 때 높은 과전압을 발생시키곤 합니다. 이는 현저한 전류 절단 때문입니다. 또한, 커패시터 뱅크의 축전기 전류를 차단할 때, 아크 재점화는 피하기 어렵습니다. 재점화가 발생하면 재점화 과전압을 발생시킬 수 있으므로, 고성능 금속 산화물 서지 방지기 또는 RC(저항-커패시터) 보호 장치를 설치하여 보호해야 합니다.

(2) 차단실의 진공 상태 모니터링

진공 차단실 내의 진공 수준은 일반적으로 10⁻⁴~10⁻⁶ Pa 범위를 유지합니다. 차단실이 노후화되고 더 많은 전환 작업을 수행하거나 외부 영향으로 인해 진공 수준이 점차 저하됩니다. 일정 임계값 아래로 떨어지면 차단 능력과 절연 강도가 손상됩니다. 따라서 운전 중에 진공 차단실 내의 진공 수준을 정기적으로 검사해야 합니다.

(3) 접촉 마모 모니터링

진공 차단실의 접촉 표면은 여러 번의 전류 차단 후 점차 마모됩니다. 접촉 마모가 증가하면 접촉 여행 거리가 증가하여 벨로우의 작업 스트로크가 크게 증가하여 서비스 수명이 크게 감소합니다. 일반적으로 최대 허용 전기 마모는 약 3mm입니다. 누적 마모가 이 값에 도달하거나 이를 초과하면, 진공 차단실의 차단 성능과 도전성이 저하되어 서비스 수명이 끝났음을 나타냅니다.

VI. 결론

진공 회로 차단기의 선택 시 실제 전력 공급 조건과 부하 측의 실제 부하 특성을 충분히 고려해야 합니다. 회로 차단기의 올바른 합리적인 선택은 시스템의 안전하고 신뢰성 있는 운전에 중요한 역할을 합니다.