주요 차이점: IEEE 대 IEC 진공 회로 차단기

IEEE C37.04 및 IEC/GB 표준을 준수하는 진공 회로 차단기의 차이점

북미 IEEE C37.04 표준을 충족하도록 설계된 진공 회로 차단기는 IEC/GB 표준에 부합하는 것과 비교하여 몇 가지 주요한 설계 및 기능적인 차이점을 보입니다. 이러한 차이점은 주로 북미 전환장치 관행에서의 안전성, 유지보수성 및 시스템 통합 요구사항에서 비롯됩니다.

1. 트립 프리 메커니즘 (반복 작동 방지 기능)

"트립 프리" 메커니즘—기능적으로 반복 작동 방지 기능과 동일합니다—는 기계적 트립(트립 프리) 신호가 적용되고 유지되는 동안 어떤 폐쇄 명령(전기적 또는 수동)이 있어도 차단기가 순간적으로 닫히지 않아야 함을 보장합니다.

• 트립 신호가 시작되면 이동 접점은 계속되는 폐쇄 명령에도 불구하고 완전히 열린 위치로 돌아와서 거기에 머물러야 합니다.

• 이 메커니즘은 작동 중에 저장된 스프링 에너지를 방출할 수 있습니다.

• 그러나 이 과정에서 접점의 움직임은 접점 간격을 10% 이상 줄이거나 간격의 절연 내구성을 저하시키어서는 안 됩니다. 접점은 완전히 분리되고 열린 상태로 유지되어야 합니다.

• 전기적 및 기계적 인터록은 이러한 조건 하에서 폐쇄를 방지해야 합니다.

실현 방법:

• 전기 인터록: 솔레노이드가 폐쇄를 방지합니다. 트립 버튼(수동 또는 전기)이 눌릴 때 마이크로스위치 1(도표 2 참조)이 폐쇄 코일의 전원을 차단합니다. 동시에 솔레노이드 플런저가 확장하여 폐쇄 버튼을 기계적으로 막습니다. 또한, 마이크로스위치 2가 닫혀 폐쇄 코일 회로에 그 정상적으로 열린 접점을 직렬로 삽입하여 전기적 폐쇄를 방지합니다.

• 대체 기계적 설계: 폐쇄 버튼을 누를 수 있지만, 스프링에 저장된 에너지는 공기로 방출되며(즉, 부하 없음), 메인 샤프트로 전달되어 진공 차단기를 폐쇄하지 않습니다. 이렇게 하면 실제 폐쇄 없이 기계적 작동을 허용하면서 안전성을 보장합니다.

2. 자동 스프링 방전 (ASD)

ASD(자동 스프링 방전)는 IEEE 표준 하에서 중요한 안전 요구 사항입니다. 이는 회로 차단기가 스위치 기어 칸에서 랙킹 작업 중(시험 위치에서 운용 위치로 이동하거나, 스위치 기어 칸으로부터 제거되거나 삽입될 때) 충전 상태(스프링 에너지화 상태)가 되지 않아야 함을 명시합니다.

• 이로써 작업 중 고에너지 스프링 메커니즘에 노출되는 인력을 방지하고, 우발적인 에너지 방출 위험을 제거합니다.

• 따라서 랙킹 작업을 시작하기 전에 차단기는 열려 있고 충전되지 않은 상태여야 합니다.

• 연결 위치에서 제거 중이나 그 전에 저장된 스프링 에너지를 안전하게 방전하기 위해 전용 자동 에너지 방출 메커니즘이 통합되어야 합니다.

• 에너지가 제거되기 전에 방출되면 추가적인 전기 인터록이 스프링의 자동 재충전을 방지하여 유지보수 중 차단기의 안전성을 보장해야 합니다.

이 기능은 인력의 안전성을 향상시키고, 금속 클래드 스위치 기어에 대한 북미 안전 프로토콜과 일치합니다.

3. MOC – 메인 접점 위치 지시기 (C37.20.2-7.3.6)

IEC/GB 차단기와 달리, 메인 접점 위치를 나타내는 보조 스위치(예: S5/S6)는 일반적으로 차단기의 작동 메커니즘 케이스 내부에 장착되어 메인 샤프트를 통해 직접 구동됩니다(간단하고 신뢰성이 높음). 그러나 IEEE 표준은 메인 오픈/메인 클로즈(MOC) 보조 스위치가 차단기 자체가 아닌 고정형 스위치 기어 칸 내부에 장착되어야 함을 요구합니다.

이 요구 사항의 목적:

• 차단기 없이 보조 시스템 테스트 가능: 테스트 프로브 또는 시뮬레이터를 사용하여 기술자가 차단기 위치(열림/닫힘)를 시뮬레이션하여 보호 릴레이, 제어 회로 및 신호 시스템을 검증할 수 있게 합니다. 차단기가 칸에서 제거되어 있을 때도 가능합니다.

• 고전류 보조 회로 지원: 오래된 제어 시스템에서는 종종 고전류 신호(예: 5A 이상)가 필요하며, 표준 보조 플러그 접점(일반적으로 1.5 mm² 와이어 등급)은 이를 신뢰성 있게 처리할 수 없습니다. 고정형 MOC 스위치는 칸 내부에서 더 무거운 게이지 와이어를 사용할 수 있게 합니다.

설계 도전:

• 차단기의 메인 샤프트는 시험 및 운용 위치에서 고정형 MOC 스위치를 구동해야 합니다.

• 드라이브 링크(상단, 하단 또는 측면 장착)가 이동하는 차단기에서 정지된 스위치로 움직임을 전달해야 합니다.

• 이는 강성 연결 대신 이동 가능한 결합을 필요로 하므로 기계적 복잡성이 증가합니다.

• 작동 중 고충격력과 잠재적인 정렬 허용 오차로 인해 신뢰성과 기계적 내구성이 중요합니다.

• IEEE는 MOC 메커니즘에 대해 최소 500회의 기계적 작동을 요구하지만, 실제로는 차단기의 전체 기계적 수명(주로 10,000회)과 일치해야 합니다.

• 추가 링크 질량은 특히 개방 속도에 영향을 미칠 수 있으므로, 성능 영향을 최소화하기 위해 가볍고 저관성 구성 요소가 필수입니다.

4. TOC – 테스트 및 연결 위치 지시기 (C37.20.2-7.3.6)

IEC/GB 차단기와 달리, 위치 지시기(예: S8/S9)는 일반적으로 차단기 섀시에 장착되어 랙킹 나사에 의해 구동됩니다. 그러나 IEEE 표준은 테스트 및 연결(TOC) 위치 스위치가 스위치 기어 칸 내부에 고정되어야 함을 요구합니다.

• 이 스위치는 차단기 트럭의 물리적 위치(연결(운용), 테스트 또는 분리(제거) 위치)를 감지하고 신호합니다.

• 칸 내부에 고정됨으로써 차단기의 내부 상태와 독립적으로 일관되고 신뢰성 있는 표시를 보장합니다.

• 이로써 안전한 인터록(예: 완전히 연결되지 않은 상태에서 폐쇄 방지)을 지원하고 차단기 위치의 원격 모니터링이 가능합니다.

5. 진공 차단기용 기계적 접점 마모 지시기

SF₆ 회로 차단기와 달리, 진공 차단기는 접촉면 대 접촉면 접점과 아크 호른 또는 사전 삽입 접점이 없는 밀폐된 단위입니다. 고장 전류 차단 및 일반적인 기계적 작동 모두 접점의 침식 및 마모를 초래합니다.

• 접점 마모는 진공 차단기의 전기 수명을 결정하는 주요 요소입니다.

• 많은 알고리즘은 작동 횟수, 단락 전류 수준 및 아크 시간을 기반으로 전기 수명을 추정하지만, 이러한 것은 대부분 이론적 또는 경험적입니다.

• 처음으로 클리어되는 극, 전류 위상 및 개별 유닛 간의 차이로 인해 예측된 수명은 실제 물리적 마모와 정확하게 일치하지 않을 수 있습니다.

• 소프트웨어 기반 예측과 실제 세계의 물리적 변질 사이에는 여전히 격차가 있습니다.

따라서 북미 시장은 진공 차단기 또는 작동 메커니즘에 직접 통합된 기계적 접점 마모 지시기를 요구합니다.

• 이 시각적 또는 기계적 게이지는 유지보수 인력이 점검 중 접점 마모 정도를 직접 관찰할 수 있게 합니다.

• 이로써 남은 접점 수명에 대한 신뢰성 있는 물리적 측정을 제공하여 예측 유지보수를 향상시키고, 고장 전에 적시 교체를 보장합니다.