3~12kV 보조 전력 시스템용 FC 회로 보호 계획: 설계 선택 및 적용 사례

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I. 솔루션 개요
이 솔루션은 고압 진공 컨택터(Contactor)와 고압 제한용 융단(Fuse)의 조합을 기반으로 한 완전한 시스템을 제공하는 것을 목표로 합니다. 이는 FC 회로라고 통칭되며 3kV에서 12kV 범위의 중압 시스템에 설계되었습니다. 이 솔루션은 빈번한 작동, 높은 신뢰성, 비용 효율성이 요구되는 응용 분야에 특히 적합합니다. FC 회로에서 진공 컨택터는 정상 및 과부하 전류의 접속 및 단락, 그리고 빈번한 작동을 처리하며, 고압 융단은 강력한 단락 보호를 제공합니다. 함께 사용하면 완전한 기능과 고성능의 보호 및 제어 장치를 형성합니다.

II. 핵심 구성 요소의 특징
FC 회로의 핵심 장점은 두 주요 구성 요소의 탁월한 성능과 정밀한 조정에 있습니다.

(I) 고압 진공 컨택터 (작동 및 과부하 중단 구성 요소)
회로의 운영 핵심인 진공 컨택터는 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다:

고급 구조 및 중단 원리:

진공 차단기 챔버(진공 수준 1.33×10⁻⁴ Pa)가 있으며, 그 주 접점은 세라믹 케이싱 내에 밀봉되어 있습니다. 열림 시 움직이는 접점과 고정 접점이 빠르게 분리되고, 전류 영점에서 금속 증기의 빠른 응축을 활용하여 효과적으로 아크를 소멸시키고 절연 강도를 복원합니다.
하나의 융단 상이 녹아서 트립될 때 연동 트립 메커니즘이 포함되어 있어 상 손실 작동을 방지하고, 융단이 설치되지 않은 경우 잘못된 폐쇄를 방지하는 기능이 있습니다.
극히 낮은 채핑 전류 (≤0.5A), 스위칭 과전압을 효과적으로 억제하고 모터와 같은 유도 부하의 절연을 보호합니다.

고신뢰성 작동 메커니즘:

시간당 최대 2,000회까지의 스위칭 주파수를 지원하는 전자석 작동 메커니즘을 사용하여 가장 까다로운 빈번한 작동 요구 사항을 충족합니다.
유연한 유지 방법: 전기적 자기 유지(폐쇄 후 유지 코일에 의해 저전력 소모 상태 유지)와 기계적 자기 유지(LHJCZR 시리즈, 폐쇄 후 기계적으로 잠금, 지속적인 전원 공급 필요 없음)가 다양한 제어 요구 사항에 맞춰 사용 가능합니다.
DC/AC 110V/220V를 지원하는 강력한 제어 전원 호환성.

우수한 정격 매개변수 및 수명:

주요 전기 매개변수:

매개변수 카테고리	구체적인 값
정격 전압	3.6, 7.2, 12 kV
정격 작동 전류	200, 400, 630 A
정격 차단 용량	3.2 kA (25회 작동)
정격 연결 용량	4 kA (100회 작동)
정격 과부하 용량	6 kA (1초), 4 kA (3초), 2.5 kA (30초)

확장된 수명: 최대 300,000회의 전기 수명과 최대 1,000,000회의 기계 수명으로 유지보수 노력과 수명 주기 비용을 크게 줄입니다.
전용 진공 차단기 챔버: 예를 들어 TJC 12/630 타입은 저 손실, 저 서지, 높은 마모 저항, 접점 저항 ≤60 μΩ의 특성을 가집니다.

(II) 고압 제한용 융단 (단락 보호 구성 요소)
회로에서 단락 보호의 핵심이며, 그 선택과 적용은 중요합니다.

기능 원리: 특정 시간 동안 전류가 지정된 값 이상으로 증가하면 융단 요소가 즉시 녹아서 고장 전류를 차단합니다. 그 주요 특징은 차단 전류가 클수록 작동 시간이 짧아져 강력한 전류 제한 능력을 제공한다는 것입니다.
선택 원칙:

정격 전압: 시스템의 정격 전압보다 적어서는 안 됩니다. 약간 높아도 되지만 절대로 낮아서는 안 됩니다.
정격 전류: 회로의 정상 작동 전류, 과부하 전류, 장비 시작 특성(예: 모터 시작 전류 및 시간)을 종합적으로 고려해야 합니다. 보조 보호로서, 오류 전류가 컨택터의 차단 용량을 초과하거나 컨택터가 작동하지 않을 때만 작동합니다.

다양한 장비와의 보호 조정:

고압 모터 (≤1200 kW): 융단은 모터의 시작 전류를 견딜 수 있어야 하며, 과부하 보호는 포괄적인 보호 릴레이에 의해 처리됩니다. 융단의 시간-전류 특성 곡선이 릴레이 곡선과 올바르게 교차하도록 하여 보호 분할을 달성합니다.

예: 250 kW 모터, 6초의 시작 시간, 220A의 시작 전류에 대해 100A 융단 요소가 적합합니다(시간당 2-3회 시작).

변압기 (≤1600 kVA): 융단은 에너지화 시 인덕턴스 전류와 지속적인 과부하 전류를 견뎌야 합니다. 선택은 변압기의 정격 용량과 전압 수준에 따라 직접 일치합니다.

예: 10 kV/800 kVA 변압기에 대해 80A 융단이 적합합니다.

콘덴서 뱅크 (≤1200 kvar): 전환 인덕턴스 전류를 견딜 수 있어야 하며, 그 통과 에너지는 콘덴서의 견딜 수 있는 능력보다 작아야 합니다. 정격 전류는 일반적으로 콘덴서의 정격 전류의 1.5-2배입니다. 인덕턴스 전류가 과도하거나 빈번한 전환이 필요한 경우 직렬 리액터를 권장합니다.

III. 적용 범위 및 대표 사례

(I) 적용 범위

적합한 시나리오:

공장에서 1600 kVA까지의 변압기의 보호 및 제어 회로.
1200 kW까지의 고압 모터의 빈번한 시작 및 보호 회로.
1200 kvar까지의 콘덴서 뱅크의 전환 회로.

적합하지 않은 시나리오: 위의 용량을 초과하는 부하의 경우 진공 회로 차단기 패널을 사용해야 합니다.

(II) 성공 사례
FC 회로 솔루션은 많은 발전소 프로젝트에서 널리 적용되었으며, 입증된 신뢰성을 보여주었습니다:

열발전소: 8개의 진공 회로 차단기 패널 + 36개의 FC 패널을 사용했습니다. 그 중 LHJCZR 컨택터와 WFNHO 융단은 모터를 보호하며, XRNT 융단은 변압기를 보호합니다.
발전소: 10개의 진공 회로 차단기 패널 + 36개의 FC 패널(모터 보호용 21개, 변압기 보호용 12개, 콘덴서 보호용 3개)을 사용했습니다.

IV. 솔루션의 장점 및 결론
이 FC 회로 솔루션은 진공 컨택터와 제한용 융단의 이중 장점을 통합하여 다음과 같은 핵심 이점을 제공합니다:

비용 효율성: 진공 회로 차단기 패널에 비해 투자 비용이 크게 낮아 높은 비용 대비 성능을 제공합니다.
전문적인 성능: 컨택터는 빈번한 작동 및 과부하 중단에 뛰어나며, 융단은 고 단락 전류를 빠르게 중단하는 데 뛰어나며, 명확한 역할 분담과 우수한 보호를 보장합니다.
안전성 및 신뢰성: 매우 짧은 단락 중단 시간(밀리초 수준), 우수한 전류 제한 특성, 시스템 장비의 효과적인 보호. 연동 트립 메커니즘은 상 손실 작동을 방지합니다.
유지 관리 없음 및 긴 수명: 진공 차단기 챔버는 유지 관리가 필요 없으며, 전기 및 기계 수명이 1백만 회까지 가능하여 수명 주기 비용을 크게 줄입니다.
콤팩트하고 유연한 설계: 컴팩트한 구조로 설치 공간을 절약합니다. 높은 유연성으로 유사 제품 간 교환이 가능하며, 유지 관리와 부품 관리를 용이하게 합니다.

결론: FC 회로는 발전소, 석유 화학, 금속 산업 등 산업 전력 시스템에서 소형부터 중형까지의 변압기, 모터, 콘덴서의 보호에 이상적인 선택입니다. 이 솔루션은 기술적으로 성숙하고 광범위하게 검증되었으며, 성능, 비용, 신뢰성 사이의 균형을 맞추는 최선의 방법입니다. 용량 범위를 초과하는 응용 분야의 경우 진공 회로 차단기 솔루션이 권장됩니다.

09/13/2025

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