차단기 Surge 방지대책

 

차단기  Surge

차단기가 이상으로인해서 차단되면 그 순간 Surge가 발생되며, Surge란 line 또는 회로를 따라서 전달되며, 급속히 증가하고 서서히 감소하는 특성을 지닌 전기적 전류, 전압 또는 전력의 과도파형이다. 비가 오고, 번개가 치는 날이면 전기가 끊어지거나, 전화가 불통이 되는 경우를 많이 겪게 되고, 전등이나 전기기기의 스위치를 켜는 경우 오디오의 음이 찌그러들거나, TV의 화면이 떨리는 것도 많이 경험하게 된다. 이러한 원인의 대부분은 Surge에 의한 것으로 차단기에서 개폐할 때 생기는 Surge에 대해서 후술한다.

(1) 무부하 충전전류 차단 시 Surge

무부하 충전전류의 위상은 진상으로 전압보다 90°앞서고, .충전전류는 차단은 전류가 0일 때 이루어지지만, 이때 선로 측에는 파고치에 상당하는 전위가 잔류하여 이것이 선로를 왕복 반사하여 반 사이클 후에는 차단기 전극 간에 파고치의 5배에 가까운 전압이 걸리게 되어 차단기가 재점호하기가 쉬워진다, .따라서 재점호가 생기면 고조파 진동에따라 높은 충격전압을 발생한다. Surge 전압의 크기는 정상 대지전압의 파고치의 2배에 가까우나 재점호가 생길 경우에는 3~4배,경우에 따라서는 6~7배에 달한다.

 

<방지대책>

가) 재점호를 방지하기 위하여 차단속도를 신속하게 할것.

나) 중성점을 직접접지계통으로 하거나 임피던스 접지계통으로 할 것.

다) 병렬회선 설치

(2) 고장전류 차단 시 Surge

중성점을 리액터 접지시킨 영상임피던스가 큰 계통에 있어서는 고장전류는 90° 가까운 진상전류이며, 이것을 전류 0에서 차단하면 차단기의 전원 측 전압은 차단 직전 최대 아아크 전압에서 전원전압으로 전이되고. 이때 과도 진동에 의하여 Surge가 발생한다

Surge의 크기는 정상대지전압 파고치의 2배 이하이다.

 

<방지대책>

Surge전압은 대체로 높지 않으므로 특별한 방지책은 필요 없으나 만일 높은 값의 전압이 걸리는 경우에 대비하여 중성점에 저항접지를 실시해야 한다.

(3) 변압기 여자전류 차단 시의 Surge

차단능력이 큰 차단기로 변압기 여자전류의 작은 전류를 차단하면 전류값이 0이 아니더라도 소호되고 전류는 끊어진다. 그러나 이때 큰 전류변화율과 무부하 변압기의 큰 인덕턴스 때문에 Surge가 발생한다.

 

<방지대책>

가) 여자전류의 값이 극히 작고, 단로기로 충분히 끊을수 있다면, 단로기로 차단한다.

나) 변압기 측에 피뢰기 또는 서지흡수기를 설치한다.

(4) 3상을 동시에 투입하지 않을 때의 Surge

차단기 각 상의 전극은 보통 동시에 투입되지 않고 근소한 시간적 차이가 생긴다.

이 차이가 약간 심한경우는 정상 대지전압 파고치의 3배정도의  Surge가 발생한다.

이 Surge가 변압기 저압 측에 유도되면 부하 측에 위험을 초래된다

 

<방지대책>

변압기 저압 측에 보호콘덴서나 피뢰기를 설치한다.

(5) 고속도 재폐로 시의 Surge

고속도 재폐로 방식에서 재폐로 시에 선로 측에 약간의 잔류전하가 있고 ,재폐로 시의 재 점호가 일어나며 큰 서어지가 발생한다.

 

<방지대책>

가) 선로 측에 대지 리액터를 설치하여 잔류전하를 빨리 방전시킨다.

나) 투입 시에 저항을 연결해서 2단 투입방식을 채용한다.

※차단기의 투입 및 차단방식에는 투입조작방식과 개폐제어 방식으로 구분한다.

 

(1) 투입 조작방식

가) 수동 조작식 

투입에 직접 필요한 기계력이 인력에 의한 방식으로 정격투입전류가 16KA이하에 적용

 

나) 스프링 투입 조작방식 

차단기 투입조작에 직접 필요한 기계력이 스프링으로 저장된 에너지에 따라 주어진 방식을 말하

며, 일반적으로는 인력으로 스프링을 축전하는 것을 수동 스프링 조작식, 전동기로 스프링을 축전

하는 것을 전동 스프링식이라 한다.

 

다) 전기 투입 조작방식 

차단기의 투입조작에 직접 필요한 기계력이 전자 솔레노이드의 전기에너지로 주어지는 조작방식

이다. 이밖에 공기조작식이나 유압조작식이있고 24KV이하의 차단기에는 별로 사용되지 않는다.

 

(2) 개폐 제어방식

가) 전압개폐방식 

직류 또는 교류제어전원을 사용해서, 보호계전기 또는 제어스위치로 차단기의 조작장치를 제어하

고,차단기를 개폐하는 방식이다

 

나) 과전류개폐방식 

차단기의 주회로에 접속된 2차전원에 따라 차단기가 개폐되는 방식, 변류기 2차전원에 따라 상시

여자해 두는 것을 상시여자방식, 보호계전기를 제어전원작동시만 순시 여자되는 것을 순시여자방

식이라 한다.

 

다) 부족전압 개폐방식 

부족전압 개폐장치에 인가되어 있는 전압의 저하에 따라 차단기가 개폐되는 방식 개폐코일이 직

접제어 전원에 접속되어 있는 것을 직접식,보호 계전기를 통해서 제어전원에 접속되는 것을 간접

식이라 한다.

 

라) 콘덴서 개폐방식

충전된 콘덴서의 에너지로 차단기가 개폐되는 방식이다.