하나의 기사로 진공 회로 차단기의 기계적 매개변수 선택 방법 이해하기

1. 정격 접점 간격

진공 회로 차단기가 개방 위치에 있을 때, 진공 중단기 내의 이동 접점과 고정 접점 사이의 거리를 정격 접점 간격이라고 합니다. 이 파라미터는 차단기의 정격 전압, 작동 조건, 중단 전류의 성질, 접점 재료, 그리고 진공 간격의 절연 강도 등 여러 요인에 영향을 받습니다. 주로 정격 전압과 접점 재료에 따라 결정됩니다.

정격 접점 간격은 절연 성능에 크게 영향을 미칩니다. 간격이 0에서 증가함에 따라 절연 강도가 향상됩니다. 그러나 특정 지점 이후에는 간격을 더 늘려도 절연 성능의 향상이 줄어들고, 중단기의 기계적 수명을 심각하게 줄일 수 있습니다.

설치, 운전, 유지보수 경험에 근거하여 일반적인 정격 접점 간격 범위는 다음과 같습니다:

• 6kV 이하: 4–8 mm

• 10kV 이하: 8–12 mm

• 35kV: 20–40 mm

2. 접점 이동 거리 (오버트래블)

접점 이동 거리는 마모 후에도 충분한 접점 압력을 유지하도록 선택해야 합니다. 또한 개방 시 초기 운동 에너지를 제공하여 초기 개방 속도를 높여 용접된 부분을 분리하고 아크 시간을 줄이며 절연 회복을 가속화합니다. 폐쇄 시에는 접점 스프링이 부드러운 버퍼링을 제공하여 접점 반발을 최소화합니다.

접점 이동 거리가 너무 작으면:

• 마모 후 접점 압력 부족

• 낮은 초기 개방 속도, 중단 용량 및 열 안정성에 영향

• 심각한 폐쇄 반발 및 진동

접점 이동 거리가 너무 크면:

• 필요한 폐쇄 에너지 증가

• 폐쇄 작동의 신뢰성 감소

일반적으로 접점 이동 거리는 정격 접점 간격의 20%–40%입니다. 10kV 진공 회로 차단기의 경우, 이는 일반적으로 3–4 mm입니다.

3. 접점 작동 압력

진공 회로 차단기의 접점 작동 압력은 성능에 큰 영향을 미칩니다. 이는 진공 중단기의 고유한 자동 폐쇄력과 접점 스프링력의 합입니다. 적절한 선택은 다음 네 가지 요구 사항을 충족해야 합니다:

• 지정된 한도 내에서 접점 저항 유지

• 동적 안정성 테스트 요구 사항 충족

• 폐쇄 반발 억제

• 개방 진동 감소

단락 전류 하에서 폐쇄는 가장 까다로운 조건입니다: 전류가 발생하기 전에 전자기 반발력이 발생하여 접점 반발을 일으키며, 폐쇄 속도는 가장 낮아집니다. 이러한 시나리오는 접점 압력이 충분한지 여부를 중요한 시험대로 만듭니다.

접점 압력이 너무 낮으면:

• 폐쇄 반발 시간 증가

• 주 회로 저항 증가, 연속 운전 중 과도한 온도 상승

접점 압력이 너무 높으면:

• 스프링 힘 증가 (자동 폐쇄력은 일정)

• 높은 폐쇄 에너지 요구

• 진공 중단기에 더 큰 충격과 진동, 손상 위험

실제로 접점 전자기력은 피크 단락 전류뿐만 아니라 접점 구조, 크기, 경도, 개방 속도에도 의존합니다. 종합적인 접근이 필요합니다.

중단 전류에 따른 접점 압력의 경험적 데이터:

• 12.5 kA: 50 kg

• 16 kA: 70 kg

• 20 kA: 90–120 kg

• 31.5 kA: 140–180 kg

• 40 kA: 230–250 kg

4. 개방 속도

개방 속도는 전류 제로 후 절연 강도가 회복되는 속도에 직접 영향을 미칩니다. 절연 강도의 회복이 복구 전압의 상승보다 느릴 경우, 아크 재점화가 발생할 수 있습니다. 재점화를 방지하고 아크 시간을 최소화하려면 충분한 개방 속도가 필요합니다.

개방 속도는 주로 정격 전압에 따라 달라집니다. 고정된 전압과 접점 간격에서, 필요한 속도는 중단 전류, 부하 유형, 복구 전압에 따라 달라집니다. 높은 중단 전류와 용량성 전류(높은 복구 전압)는 더 높은 개방 속도를 필요로 합니다.

10kV 진공 차단기의 일반적인 개방 속도: 0.8–1.2 m/s, 때로는 1.5 m/s를 초과합니다.

실제로 초기 개방 속도(처음 몇 밀리미터 동안 측정)는 평균 속도보다 중단 성능에 더 큰 영향을 미칩니다. 고성능 및 35kV 진공 차단기는 종종 이 초기 속도를 지정합니다.

더 높은 속도가 유익해 보일 수 있지만, 과도한 속도는 개방 진동과 오버트래블을 증가시키고, 벨로우즈에 대한 스트레스를 증가시켜 조기에 피로와 누출을 유발할 수 있습니다. 또한 기구에 대한 기계적 스트레스를 증가시켜 구성 요소의 고장 위험을 높입니다.

5. 폐쇄 속도

정격 간격에서 진공 중단기의 높은 정적 절연 강도 덕분에 필요한 폐쇄 속도는 개방 속도보다 현저히 낮습니다. 충분한 폐쇄 속도는 전기 침식과 접점 용접을 방지하기 위해 필요합니다. 그러나 과도한 폐쇄 속도는 폐쇄 에너지를 증가시키고 중단기에 더 큰 충격을 가해, 수명을 줄입니다.

10kV 진공 차단기의 일반적인 폐쇄 속도: 0.4–0.7 m/s, 필요하다면 0.8–1.2 m/s까지 가능합니다.

6. 폐쇄 반발 시간

폐쇄 반발 시간은 진공 회로 차단기의 성능을 나타내는 주요 지표입니다. 접점 압력, 폐쇄 속도, 접점 간격, 접점 재료, 중단기 설계, 차단기 구조, 설치/조정 품질에 영향을 받습니다.

짧은 반발 시간은 더 나은 성능을 나타냅니다. 과도한 반발은 심각한 전기 침식, 과전압 위험 증가, 단락 또는 커패시터 전환 작업 중 접점 용접, 열 안정성 테스트 중 접점 용접 등을 초래할 수 있으며, 벨로우즈의 피로를 가속화합니다.

구리-크롬 접점을 사용하는 10kV 진공 차단기의 경우, 폐쇄 반발 시간은 2 ms를 초과해서는 안 됩니다. 다른 재료의 경우 약간 더 길어질 수 있으나 5 ms를 초과해서는 안 됩니다.

7. 3극 동시성

3극 동시성은 3극의 폐쇄 또는 개방의 동시성을 측정합니다. 개방과 폐쇄 동시성 값이 비슷하므로, 일반적으로 폐쇄 동시성만 지정됩니다.

불량한 동시성은 중단 용량을 크게 저하시키고 아크 시간을 연장합니다. 빠른 작동 속도와 작은 간격으로 인해 정밀한 조정으로 쉽게 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 폐쇄 동시성은 일반적으로 1 ms 이내로 요구됩니다.

8. 이동 접점과 고정 접점의 정렬 (동축성)

이동 접점과 고정 접점의 올바른 동축 정렬은 진공 중단기 성능에 중요하며, 제조 정밀도를 통해 보장됩니다. 설치 후 이 정렬이 유지되는지는 작동 메커니즘 유형과 조립 과정에 따라 달라집니다.

현수식 메커니즘의 경우, 정렬은 주로 메커니즘 자체에 의해 결정됩니다. 바닥 설치형의 경우, 기계적 정렬이 동등하게 중요합니다. 설치 시, 중단기에 전단력이나 횡방향력을 가하지 않도록 주의해야 합니다.

일반적인 동축성 허용 오차: ≤2 mm.