진공 차단기(V.C.B vacuum circuit breaker)

 

 진공 차단기(V.C.B vacuum circuit breaker)

 

- 소호방식 : 진공 중의 높은 절연내력을 이용하여, 아아크 생성물의 진공 중 급속한 확산을 이용하여

  아아크 소호

- 차단능력 : 차단시간이 짧고, 차단성능이 주파수에 영향 없음

- 소음 : 조작 시 폭발음이 없으므로 저소음 차단기 구현

- 보수 및 점검 : 기름을 사용하지 않으므로 화재의 위험성이 없다

- 기타 : 소형 경량이고, 전극 간 거리가 극히 짧고 소요구동력이 적기 때문에 간단한 조작기구로 충분

 

구   분	내     용
개 론	진공 차단기는 전로의 차단이 높은 진공 중에서 동작하는 차단기를 말한다. 다시 말하면 고진공 중에서 소호를 하는 것이다. 이는 높은 진공 중에서는 절연내력은 대단히 높고 또한 금속증기나 전하입자의 확산에 의한 소호작용이 현저하기 때문에 이러한 특징을 살려서 진공 용기 내에서 전류의 개폐, 차단을 행하도록 한 것이 진공 차단기이다. 이 진공 차단기를 적용할 때는 전류 차단현상(電流 零點 전에서 급히 소멸하는 현상), 고 진공도의 유지(밸브의 누설 점검) 및 전극의 耐溶着性(전극의 표면이 맑고 깨끗하기 때문에 기계적으로 溶着이 쉽다)등의 문제점이 있기 때문에 이것들을 우선적으로 검토하여 구체적인 대책을 고려하여야 한다.
절연내력	대기압의 상태로부터 차츰 압력을 내리면 위의 그림에서와 같이 최초에는 절연내력이 저하하지만 계속 압력을 내리면 절연내력은 다시 상승한다. 그래서 10-4 Torr 이하로 되면 거의 일정한 높은 절연내력을 얻을 수가 있으며 진공 차단기는 이 영역을 이용하고 있다. 진공 중에서의 절연 피괴 전압은 전극의 재료 및 표면 상태에 따라 현저하게 다르다. 일반적으로 융점이 높은 재료 또는 기계적 강도가 큰 재료가 절연 파괴 전압이 높다. 전극 표면에 돌기가 있으면 전압은 현저하게 저하하므로 이것을 제거하기  위하여 방전 처리를 한다. 또한 전극 표면에 기체나 유기물이 부착되어 있으면 비교적 낮은 전압에서 절연 파괴가 되기 쉬우므로 전극의 표면을 충분히 깨끗하게 유지하여야 한다.
특 성	진공 차단기의 특성은 소형으로서 무게가 가볍고 불연성, 무소음으로서 수명이 길어서 차단기로서의 기본적으로 필요한 고속도, 고빈도 개폐가 가능하며 차단성능이 우수하다는 것이 특징이다.
정 격	진공 차단기의 정격으로 서는 정격 전압(차단기의 정격전압=공칭전압×1.2/1.1)은 3, 6~7.2KV 이고 공칭 전압은 30KV 정도까지 사용되며 정격전류 400~3,000A, 정격 차단용량 50~250MVA, 전 차단시간 3싸이클의 것이 일반적이다.
장 점	초소형, 경량화 및 점검 보수의 성력화가 가능하다. 동작시의 충격 소음이 적고, 화재나 폭발의 위험성이 적다. 차단 성능이 뛰어나며,  다빈도 차단, 개폐가 가능하다.
단 점	차단성능이 뛰어나므로 높은 개폐 서어지를 발생하는 경우가 있다. 진공도의 열화 판정이 곤란하고,  가격이 비싸다.

 

 

진공차단기의 점검 및 검사

[범례 : 일상 : ○,  특별 : ●,  정밀 : ◎ , 정기 : ◇,  전문 : ◆]

시설물	점검개소	점 검  및  검 사  항 목	점 검  및  검 사  주 기
			일상 점검	특별 점검	정밀 점검	정기 검사	전문 검사
진   공   차   단   기	가)외부일반	1) 진동, 소음 및 냄새 이상 유무	○
		2) 주 전도부 연결 상태 이상 유무	○
		3) 각종 볼트 및 너트의 이완 이상 유무	○
		4) 녹 발생 이상 유무	○
		5) 투입 및 개방코일의 소손 및 단선 이상 유무			◎
		6) 각 접점의 마모 및 접촉 상태 이상 유무			◎
		7) 모터의 소손 또는 단선 이상 유무			◎
	나)조작기구	1) 연결 활동부 등의 청소 및 구리스 주유상태 이상 유무	○
		2) 배선 정돈 및 볼트 조임 이상 유무	○
		3) 스프링 변형 및 녹 발생 이상 유무	○
		4) 보조 개폐기의 점검 청소상태 이상 유무	○
	다) 기 타	- 운영 및 유지 보수에 필요한 사항
	라) 시 험	1) 투입 및 차단 조작 시험			◎
		2) 조작회로 (연동 및 인터록) 시험			◎
		3) 절연저항 및 절연내력 시험			◎
		4) 내부 고장 검출 및 보호계전기 특성 시험				◇
	마) 진 단	1) 결상 보호 시험					◆
		2) 투입 및 차단시간(3상 부정렬) 시험					◆
		3) 내부 열화 이상 발열					◆
		- 적외선열화상 진단
		- 초음파 코로나 진단
		4) 투입 시 극간 접촉저항 측정					◆
		5) 개방시 극간 진공도 측정					◆
		6) 투입·개방 시의 특성분석					◆
		- 3상 동시개폐
		- 채터링(개폐시 떨림현상) 이상 유무
		- 투입·개방시간 적정 이상 유무

 

 

 공기 차단기 (A.B.B air-blast circuit breaker)

 

- 소호방식 ; 발생 아아크를 강력한 압축공기(26kg/cm2)의 힘으로 소호하며, 별도의 콤푸레샤가 필요

- 차단능력 ; 대전류 차단용, 차단시 강제 소호시키므로 이상전압이 발생하므로 개폐저항기와 조합하

  여 사용하며, 회로의 고유주파수에 매우 민감하고, 높은 재기전압에 대한 대책이 필요

- 소음 : 압축공기로 아아크 소호 시 대기로 방출되므로 폭발음이 발생하므로 소음기 부착 필요

- 보수 및 점검 : 기름을 사용하지 않으므로 보수점검이 간단하고 경제적 유지관리

- 기타 : UNIT구조이므로 차단기 직렬 수량을 증가시키면 임의의 정격전압이 얻어지므로 대량생산이

  가능(다중차단점)

 

구   분	내     용
개 론	공기 차단기는 전로의 차단을 압축공기를 소호매체로 하는 것으로써 압축공기 발생장치에 의해서 항상 공기를 고압력으로 축적해두고 차단 시에 접촉자가 開離할 때 발생하는 아-크를 강력한 압축공기에 의해 소멸시키는 완전한 타력 소호방식의 차단기로서 그 특성은 압축공기에 의하여 결정되며 정격전압 3.6~780KV급 까지 널리 실용화 되어 있다.
압축공기	차단기에 사용하는 압축공기는 가능한 한 맑고 깨끗하며 건조한 것이 바람직하다. 이것은 기온의 저하에 의하여 水分 凝縮 또는 동결 등으로 절연저하나 녹 발생을 방지하는데 필요한 것이다. 여기에서 조작압력 10~20[kg/㎠]의 차단기용으로 서는 발생압력 30[kg/㎠]정도, 25~30[kg/㎠]의 차단기에서는 발생압력 150[kg/㎠]의 압축공기를 사용하며 감압 및 먼지를 제거하여 차단기에 공급하는 것이 보통이다. 화학적 건조기를 사용하여 습기를 제거하는 방법도 있지만 공기의 보급속도나 건조제의 재생 조작 등에   어려움이 있다.
압축공기절연내력	압축공기의 절연내력은 아래 그림과 같이 압력이 높아짐에 따라 증가하며 약 7[kg/㎠]에서 새 절연유와 동등 이상으로 된다. 실제의 차단기에서는 소호만이 아니고 조작에도 사용되며 일반적으로는 15, 26, 30, 50[kg/㎠]등의 압력이 채용되고 있다.
소 호 및 투개방	공기 차단기에 대한 소호는 압축 공기를 Arc 에 불어서 냉각시켜 Arc전류가 zero로 된 후에 conductor의 ion을 급속히 불어 날리거나 재결합을 시킴으로써 이루어진다. 공기 취부방식으로서는 직각방향 취부(횡방향 취부)와 축방향 취부방식이 있으며 축방향 취부방식에는 1방향 취부와 2방향 취부방식이 있다.         32㎜ gap의 절연 파괴전압
소 호 및  투개방	- 저항 차단 : 차단점에 병렬로 저항기를 설치하여 차단 시에 과전압을 억제하며 전압 분포의 균등화를 목적으로 수㏀~수백㏀의 고저항이나 비 직선성의 저항기가 사용된다.  - 저항 투입 : 초고압 송전계통에서는 절연면 에서 개폐surge를 낮게 억제하는 것이 필요하다. 일반적으로 통상의 개폐조작에서 surge가 문제가 되는 것은 아니지만 무부하 송전선로를 개방할 때 선로에 전하가 잔류하고 있는 상태에서 고속도 재투입을 하면 마치 충전전류 차단 시에 재점호를 일으킨 경우와 같은 현상으로 되어서 최악의 경우에는 상규 대지전압의 3배를 넘는 surge가 발생할 가능성이 있다. 이 투입  surge를 억제하는 가장 간단한 방법이 저항 투입방식이다.           (a) 개로상태         (b) 저항삽입       (c) 투입완료     저항 투입 방식
장  점	․ 가연물을 사용치 않으므로 화재, 폭발의 위험이 없다. ․ 절연유와 같이 소호매체의 열화가 없기 때문에 차단 성능이 항상 유지된다. ․ 차단시 발생하는 가스는 취부공기와 함께 배출되며 항상 깨끗하게 되어 있으므로 재폐로 투입 및 차단에 유리하다. ․ 부품의 호환성이 있으므로 예비품 확보가 쉽다. ․ 油용기가 불필요하므로 애관이 가늘고 경량이다. ․ 차단성능이 좋으므로 접촉자의 수명이 길다. ․ 분해, 조립이 간단하며 기름 등에 의한 오손이 없고 점검, 보수가 쉽다.
단 점	․ 조작때 배기에 의한 소음이 대단히 크다. 시가지, 주택가 등에서는 별도의 소음설비가 필요하다. ․ 패킹 사용개소나 제어 밸브가 많아져 누기에 대한 주의가 필요하다. ․ 고압 공기를 사용하기 때문에 공기배관 등의 파열 손상의 우려가 있다.