차단기
차단기(CB: circuit breaker)에 대해서..
차단기는 회로에 전류가 흐르고 있는 상태에서 그 회로를 개폐한다든지 또는 차단기 부하측에서 단락사고 및 지락사고가 발생했을 때 신속 히 회로를 차단할 수 있는 능력을 가지는기기이다. 다음 그림은 교류 차단기의 심벌을 나타낸 것이며, 심벌은 차단기 공동 심벌에 문자기호를 기입하고 필요에 따라 정격전압, 정격전류, 차단용량 등을 기입한다.
1) 차단기의 종류와 특성
차단기의 종류에는 유입차단기(OCB), 공기차단기(ABB), 자기차단기(MBB), 진공차단기(VCB), 가스차단기(GCB), 기중차단기(ACB) 등이 있다.
가) 진공차단기(VCB: vacuum cc't breaker)
진공 차단기는 진 공상태에서의 높은 절연내력과 아크 생성물이 진공 중으로 급속히 확산하는 성질을 이용하여 소호하는 차단기이다. 매우 높은 절연내력을 가지고 있고, 차단기의 형태가 소형이고 가벼우며, 기름을 사용하지 않으므로 화재의 위험이 없이 최근에 많이 채용되고 있다. 그러나 동작시 높은 서지 전압을 발생시키는 단점이 있다.
나) 가스차단기(GCB: gas cc't breaker)
가스 차단기는 공기나 절연유 대신에 절연능력과 소호능력이 뛰어난 불활성 가스인 SF6 가스를 이용한 차단기로 개폐시에 발생한 아크를 SF6가스를 분사하여 소호하는 방식이다. SF6 가스는 무취, 무해, 무독, 불연성, 비폭발성의 성질을 가지고 있다.
가스차단기는 차단성이 좋을 뿐만 아니라 소음이 작다. 가격이 고가이고, 설치 면적이 커서 대부분 초고압 계통의 차단기로 많이 사용된다.
다) 기중차단기(ACB: air cc't breaker)
기중 차단기는 자연 공기 중에서 개방될 때 접촉자가 떨어지면서 발생하는 아크를 자연 소호에 의해 소호시키는 방식의 차단기로서 교류 또는 직류 차단기로 많이 사용된다.
2) 차단기의 선정
차단기는 정상 상태에서 부하 전류를 개폐함과 동시에 이상 상태 발생시 신속히 회로를 차단하고, 회로에 접속된 전기기기 및 전선류를 보호하고 안전하게 유지하는 것이다. 차단기를 선정하는 방법은 다음과 같다.
① 공칭전압 값으로 정격전압을 결정한다.
② 일반 회로에서 연속 사용전류는 차단기의 정격전류의 80[%]이하, 콘덴서 회로에서는 60[%]
이하로 선정한다.
③ 정격 차단시간은 전력회사의 공급 변전소와 협의하여 결정한다.
④ 차단용량 계산값 이상의 정격 차단용량을 가지는 것을 사용한다.
가) 정격전압
차단기의 정격전압은 규정한 조건에 따라 그 차단기에 인가할 수 있는 사용 회로 전압의 상한값을 말하며, 다음 식으로 낼 수 있다.
나) 정격전류
차단기의 정격전류는 정격전압 및 정격 주파수에서 규정의 온도상승 한도를 초과하지 않고 차단기에 연속적으로 흘릴 수 있는 전류의 상한값을 말한다. 정격전류의 선정은 부하전류에 의하여 결정되지만, 장래의 증설 계획을 고려하여 여유있게 선정하여야 한다.
차단기의 정격전류는 보통 600[A], 1200[A], 2000[A], 3000[A], 4000[A]가 있으며, 다음과 같이 계산하여 참고값으로 하고 있다.
여기서, P:설비용량[kW], V:정격전압[V]
다) 정격차단용량(정격차단전류)
정격전압, 정격주파수 및 규정한 회로 조건 하에서 규정의 표준동작 책무와 동작상태에 따라 차단할 수 있는 늦은 역률의 차단 전류의 한도를 말한다. 차단 전류는 장래의 전력계통을 고려하여 선정하며, 다음의 값으로 한다.
1[kA], 1.25[kA], 1.6[kA], 2[kA], 3.15[kA], 4[kA], 5[kA], 6.3[kA], 8[kA] 이 이상의 경우에는 ×10배로 정한다. 차단기의 정격차단용량은 다음 식으로 구하여 참고값으로 하고 있다.
3) 차단기의 트립 방식
차단기의 트립 방식은 에너지원에 따라 다음과 같이 분류된다.
가) 직류전압 트립 방식
별도로 설치된 축전지 등에 제어용 직류 전원의 에너지에 의하여 트립되는 방식이다.
나) 과전류 트립 방식
차단기의 주 회로에 접속된 변류기의 2차 전류에 의하여 차단기가 트립되는 방식을 말하며, 변류기의 2차 전류로 트립 코일을 상시 여자하여 두는 것을 상시여자방식이라 하며, 보호 계전기를 통하여 동작시에만 순시 여자되는 것을 순시여자방식이라 한다.
다) 콘덴서 트립 방식
충전된 콘덴서의 에너지에 의하여 트립되는 방식인데, 콘덴서 트립 전원장치를 일반적으로 콘덴서 트립 디바이스라고 하며, 이것은 정류기, 콘덴서 등으로 구성되어 있다.
라) 부족전압 트립 방식
부족전압 트립 장치에 인가된 전압 강하에 의해 차단기가 트립되는 방식이며, 트립 코일이 직접 제어전원에 접속되는 것을 직접식이라 하고, 보호 계전기를 통하여 제어전원에 접속되는 것을 간접식이라 한다. 또, 간접식에는 개방식과 단락식이 있다.
|
정격전압(KV) |
정격전류(실효치/A) |
정격투입전류 |
정격차단전류 |
정격차단시간 |
|
7.2 |
600 |
31.5 |
12.5 |
8 |
| 600, 1200, 2000 |
63 |
25 | ||
| 1200, 2000, 3000 |
80 |
31.5 | ||
| 1200, 2000, 3000, 4000 |
100 |
40 | ||
|
25.8 |
600, 1200 |
31.5 |
12.5 |
8 |
| 600, 1200, 2000, 3000 |
63 |
25 | ||
| 2000, 3000 |
100 |
40 |
교류차단기의 정격전압별 정격사항: 한전 변전설계기준-2511