전력용 개폐장치

보호 계전 시스템의 개념도

검출부

검출부는 PT, GPT, CT, ZCT가 대표적이고 주회로의 전압, 전류를 검출하여 판정부의 계전기에 정격(110V, 5A)으로 변성한다. 보호의 목적에 의해 평상시의 특성보다도 이상시의 특성이 보다 중요하며 계기용변성기의 정확한 검출이 필요하다.

 

판정부

판정부는 보호계전기(Relay)로 대표되며 검출부에서의 전압, 전류 등의 신호를 받아 그 크기의 시간적 변화, 상호간의 위치관계 등으로 사고의 유무와 동작의 필요성 유무를 판정하여 TC를 통해 동작부에 지시를 내린다.

 

동작부

동작부는 CB가 대표적이고 판정부의 지시로서 전로를 차단하고 사고부분을 분리한다. 또한 PF나 ACB, MCCB 등은 검출부, 판정부, 동작부를 겸한 것이라고 할 수 있다.

 

보호계전기의 일반사항

 

차단기(CB)  평상 시 부하전류를 개폐하고, 고장 시 발생하는 대전류를 빠르게 차단하여 고장 구간을 신속하게 분리한다.

 

차단기의 차단동작 시 가동자와 고정자사이에서 아크가 발생하는데 아크가 발생하게 되면 서지전압 등의 발생으로 인하여 타 기기에 영향을 주게 되거나 또는 아크가 일정시간유지될 경우 재점호가 일어나게 된다. 이 아크를 차단기의 절연유나, 공기, SF6, 진공 등을 이용해 그 아크를 제거하는 것을 소호라고한다. 

 

소호 원리에 따른 고압용 차단기의 종류

종류	소호 원리
유입차단기 OCB	소호실에서 아크의 열에 의한 절연유 분해에 따른 가스 소호력을 이용
공기차단기 ABB	압축 공기의 강한 소호력을 이용 (소음이 크다.)
진공차단기 VCB	진공 상태에서의 아크의 급속한 확산 효과를 이용하여 소호
자기차단기 MBB	자기 회로에서의 자기력에 의해 아크를 끌어당겨 소호
가스차단기 GCB	절연 특성이 매우 뛰어난 SF6가스의 강력한 소호 작용 이용

(Oil, Air, Vacuum, Magnetic, Gas)

 

 

차단기의 차단 시간  정격 차단 시간 = 개극 시간(트립코일 여자 시간 + 접촉자 여자 시간) + 아크 소호 시간 

 

차단기의 정격 투입 전류  최초 주파수의 최댓값으로 표시되며, 정격차단전류의 2.5배를 표준으로 한다.

 

차단기의 동작책무  계통에서 차단기가 사용될 경우 정확하고, 신속하게 동작을 하는 것을 확인하는 과정으로 "1~2회 이상의 투입, 차단, 투입의 동작을 일정 시간을 간격으로 행하는 일련의 동작"을 말하고 이것을 기준으로하여 차단기의 차단성능, 투입성능을 정한다.

 

일반용(갑호)	O - 1분 - CO - 3분 - CO
일반용(을호)	CO - 15초 - CO
고속도 재투입용	O - t(임의의 시간) - CO - 1분 - CO

(O : open(차단), CO : close 후 open(투입 후 차단))

 

재폐로 방식이란 한번 차단한 차단기를 어느 시간간격을 두고 재투입 함으로서 순간적인 아크 사고시 정전사고를 방지하기 위한 차단기 조작방식이다.

 

차단기는 O 또는 CO의 회수에 따라 차단성능이 시간이 짧을수록, O 나 CO의 회수가 많을수록 차단용량이 저하되므로 그 보장할 수 있는 동작책무를 정하여 차단용량을 분명히 해야 한다.

 

 

 

 

 

단로기(DS)  선로로부터 기기를 분리, 구분, 변경할 때 사용하는 개폐장치이다. 차단기와 달리 내부에 소호장치가 없기 때문에 고장 전류나 부하 전류를 차단할 수 없으며 무부하 상태에서만 회로를 개폐할 수 있다.

 

차단기의 단로기의 조작 순서

인터록  단로기 내부에 소호 장치가 없으므로 차단기가 반드시 열려있어야만[개방 - OFF] 단로기를 조작할 수 있도록 한 안전장치이다. 

 

    투입 시 : DS 투입[ON] → CB 투입[ON] 

    차단 시 : CB 개방[OFF] → DS 개방[OFF]

  

    (차단기가 투입[ON]된 상태에서 단로기를 투입[ON]하거나 개방[OFF]하면 감전 및 전기화상의 위험이 있다.)

 

    휴전 작업 시 조작 순서 : CB를 처음으로 OFF한다.

    전력 공급 시 조작 순서 : CB를 마지막에 ON한다.  

 

 

 

전력퓨즈(PF) 주로 단락전류를 차단하기 위한 보호장치이다.

 

단락이란, 1)전기회로의 2점간을 정하여 임피던스가 낮은 도체로 접속하는 것 2)전위차가 있는 2점간을 직접 또는 저임피던스를 통해 고의 혹은 사고에 의해 도통하는 것이다. 즉, 전기설비에 있어서 회로의 절연파괴, 불꽃방전, 금속성 이물질의 접속 등의 사고에 의해 그 회로가 건전상일 때에 비해 매우 작은 임피던스로 접속된 상태가 되어 큰 전류가 흐르는 현상을 말한다.  이때 흐르는 전류가 단락전류이다. 

 

장점	단점
소형으로 큰 차단 용랑을 가진다.  고속도 차단할 수 있다.  현저한 한류 특성을 가진다. 한류형은 차단 시 무소음, 무방출이다.	재투입이 불가능하다.  과전류에 용단되기 쉽고 결상을 일으킬 우려가 있다. 한류형 퓨즈는 용단되어도 차단되지 않는 범위가 있다. (비보호 영역이 있다. )