차단기의 종류

차단기의 종류

 

차단기는 구조 또는 동작원리에 따라 여러 가지 형태로 분류할 수 있 으나 여기에서는 소호매체 및 소호방법에 의하여 다음과 같이 분류한 다.

 

1.  유입차단기(Oil Circuit Breaker, OCB)

차단기의 접촉자가 절연유 소호실에 있는 것으로 차단기 개폐에 의 한 아크발생시 소전류 영역에서는 피스톤에 의해 기름을 분사시켜 소 호 시키고, 대전류 영역에서는 아크에 의해 절연유가 분해 되어 화학 작용을 일으켜 소호실내에 높은 압력을 만들고 아크에 강력한 가스를 뿜어서 소호시킨다.

유입차단기는 다른 종류의 차단기에 비해 차단성능, 보수점검 면에서 불리하나 가격이 저렴하고 넓은 전압범위에서 적용이 가능하여 소ㆍ 중용량 차단기로서 널리 사용되었다. 그러나 소호매질로 기름을 사용 하므로 화재의 위험과 중량이 무거운 단점이 있어 최근에는 점차 사 용이 줄고 있다.

2. 진공차단기(Vacum Circuit Breaker, VCB)

진공밸브 내에 차단기의 접촉자가 있어 진공상태의 높은 절연내력과 전하입자의 확산에 의해 아크를 소호하는 구조로 진공용기 내에서 전 류의 개폐, 차단이 이루어지도록 한 것이다. 접촉자가 외기로부터 격 리되어 있어 아크에 의한 화재발생 염려가 없고 차단기의 구조가 간 단하여 소형, 경량으로 제작할 수 있어 보수점검이 용이한 장점을 가 지고 있으나 개폐시 높은 서지전압을 발생시키므로 건식, 몰드변압기 에 사용시에는 서지흡수장치를 설치하여야 한다.

(가) 특고압 진공차단기

1) 개요

진공차단기는 진공중의 우수한 소호성과 절연특성을 고도로 이용한 24 kv 급 진공차단기로 전류를 진공중에서 아크의 고속 확산 작용 에 의해 차단하므로 소형, 경량이면서 다음과 같은 특징이 있다.

① 차단성능이 우수한 진공 인터럽터를 사용하여 각종 사고차단 및 유도성회로 등의 재기전압이 가혹한 개폐에 무리 없이 사용할 수 있다.

② 아크의 방출 및 잡음이 없으며, 폭발, 화재 등으로부터 위험이 없다.

③ 소형, 경량으로 설치면적이 절약되며 차단부가 진공밸브에 내장 되어 있으므로 보수점검 항목이 적으며 간단한 점검만으로 최상의 상태유지가 가능하다.

④ 아크의 고속 확산 작용에 의해 아크시간이 짧고 절연회복이

우수하므로 접촉자의 소모가 적어 수명이 길며 소음이 적다.

⑤ 전동스프링 조작방식을 채용하여 항시 일정한 투입 및 트립

특성을 유지한다.

⑥ 주회로는 자동 연결식으로 되어 있고 인출핸들에 의해 수동

인입, 인출이 이루어지고 인터록장치가 내장되어 있어 안전한 인출 조작이 보장된다. 

 

(3) 공기차단기(Air Blast Circuit Breaker, ABCB)

접촉자가 개방할 때 외부에 설치된 압축공기 발생장치에서 10~30 kg/㎠.g 의 강력한 압축공기를 불어 아크를 소호하는 구조이다.

유입차단기에 비해 화재위험성이 적고 차단능력이 뛰어나며 보수점검 도 용이하나 별도의 압축공기 발생장치(콤퓨레샤)가 필요한 단점이 있다. 전류의 크기에 의해 소호능력이 변하지 않으므로 대용량의 차 단기로서 널리 쓰이며 전기로 등 개폐빈도가 심한 장소에 적합하다.

(4) 기중차단기(Air Circuit Breaker, ACB)

자연공기 중에서 접촉자가 개방하는 것으로 공기 중에서 자연 소호 하는 구조이다. 공기 중에서 소호하므로 높은 전압에서는 절연내력이 떨어져 사용할 수 없으므로 주로 교류 저압이나 직류차단기로 많이 사용된다.

(5) 자기차단기(Magnetic Blast Circuit Breaker, MBCB)

자기차단기는 아크와 직각으로 자계를 주어 플레밍의 왼손법칙에 의 한 전자력이 소호실안으로 아크를 밀어 넣고 아크전압을 증대시키며 아크전류를 냉각시켜 소호작용을 하도록 한 것이다. 특히 소전류 영 역에서는 아크에 의한 자계가 약하여 소호능력이 저하되므로 별도 에 어부스타에 의해 압축공기를 만들어 이것을 뿜어서 소호시킨다.

3.3KV ~ 6.6KV 정도의 낮은 전압에서 많이 사용되고 있으며 지하 철 직류계통에서 사용되고 있는 고속도차단기도 이러한 원리를 이용 한 것이다. 자기차단기는 화재의 염려가 없고 보수가 간단하나 고전 압에서 소호능력이 떨어지므로 적당하지 않다.

(6) 가스차단기(Gas Circuit Breaker, GCB)

도시철도에서는 정격전압 AC 24KV, 정격전류 1250A, 정격차 단용량 520MVA의 가스차단기를 채택하여 수전용 차단기로 쓰고 있 다. 또한 정류기용 변압기의 차단기와, 고배용 변압기의 차단기에는 정격전류 630A의 차단기를 쓴다. 가스차단기는 물리적, 화학적, 전 기적 특성이 우수하여 절연내력과 소호능력이 뛰어난 불활성 가스인 SF6(6불소화 유황)의 압축가스를 사용한 것이다. 차단시에 12 ~ 15 kg/㎠.g 의 높은 가스탱크에서 약 2 kg/㎠.g 의 낮은 가스계통으 로 가스를 뿜어서 소호하는 2중 가스압식과 차단할 때만 피스톤 작 용으로 가스압을 상승시키는 단일 가스압식의 2종류가 있다. 가스차 단기는 차단성능이 뛰어나고 절연회복이 빨라 대전류의 차단에 적합 하다. 차단시 소음이 적고 소전류 차단에도 안정된 차단이 가능하다. 최근에는 유입차단기, 공기차단기를 물리치고 급속히 많은 곳에서 사 용되고 있으나 가격이 고가이다.

 

(가) 주요 특성

1) 아크 소호실 내에서의 짧은 아크 지속시간과 신속한 절연 회복

2) 열악한 주위 조건에서의 최대한의 조작 안정성 및 신뢰성 보장

3) 지상 소전류 및 진상 전류 차단 능력의 탁월성

4) 고속의 투입-개방 조작이 가능하며 동기 투입 및 신속한 재폐로 기능 그리고 탁월한 개폐 수명을 갖는 높은 신뢰성의 조작기구

5) 아크에너지를 작게 유도하여 차단하는 방식이므로 접점 및 아크 소호실의 손상이 극히 한정되므로 장기간의 전기적 수명 보장

6) 주위온도 : -5℃ ∼ +40℃ 범위

7) Sealed pressure type으로 운전중 gas 재충진 불필요(가스 누 설에 대하여 최소 30년 보증)

8) 최소한의 유지보수 작업으로 많은 횟수의 조작이 가능

9) 견고하며 경량의 최적 설계 구조

GAS차단기의 비교

	송․수전 연락차단기반	정류기용 차단기반	고배용 차단기반
극수	3P	3P	3P
정격전압	AC 24KV	AC 24KV	AC 24KV
정격전류	1250A	630A	630A
정격차단용량	520MVA	520MVA	520MVA
정격차단시간	5CYCLE	5CYCLE	5CYCLE
투입조작방식	전동스프링	전동스프링	전동스프링
조작전압	DC 110V	DC 110V	DC 110V
동작책무	0-(1분)-C0-(3분)-C0	0-(1분)-C0-(3분)-C0	0-(1분)-C0-(3분)-C0
기준충격전압	125KV	125KV	125KV

 차단기 구조

차단기 조작기구

※ 조작기구의 주요 구성품

① : 전동감속기에 의한 투입스프링 축세용 레버

② : 스프링 축세 - 비축세 상태 표시기

⑤ : 투입 조작에 필요한 에너지를 축적시키기 위한 투입스프링

⑩ : 스프링 축세용 레버의 연결부

⑧ ⑪ : 해당조작을 시행하는 투입레버(⑧) 및 개방레버(⑪)

⑫ : 투입스프링의 수동축세용 레버

⑬ : 차단기 개방 - 투입표시기

차단기의 동작 순서

※ 개방 동작의 경우에는 주 접점을 먼저 OPEN시킴으로써 아크가 아크접점 사이에서발호 되도록 한다.

※ 투입 동작의 경우에는 아크 접점들 사이에서 먼저 접촉이 일어난 후 주 접점들의 완전한 접촉이 이루어지도록 한다.

(나) 자동부하 전환개폐기

[ALTS(Automatic Load Transfer Switch)]

사령실의 한전 Line 수전반에 유일하게 설치되어 있는 ALTS (Automatic Load Transfer Switch)는 1호 Line과 2호 Line을  구분하고, 1호Line 이상시 2호 Line으로 수전할 수 있도록 되어있 다.

1) 개폐기 본체

① 소호 능력과 차단성능이 뛰어난 SF6 가스를 소호 매질로 사용 하였으며, 내ㆍ외력에 충분히 견딜 수 있도록 스테인레스 강판 으로 제작되어 있으며 EPOXY TAR 피막을 입혀 완전 방청되 도록 하였다.

② PUFFER 소호 방식으로 정격전류 이하의 전부하 전류를 안전 하게 차단한다.

③ 개폐조작은 상시에너지를 저장하였다가 순간적으로 작동하는 스 프링 축세 방식이며, 1회 축세에 의해 개폐동작이 가능하도록 되어있다.  

④ 수동 조작시 조작자의 안전을 위해 접속재 전면이 보호커버로 보호 되어 있다.

2) 제어함

① 제어함은 본체와 분리 설치 가능한 구조로 되어 있다.

② 본체와의 연결은 제어케이블로 하며 리셉타클(Receptacle) 구조.

3) 수동조작 방법

조작을 행하기 전에 우선 개폐기가 다음과 같은 상태에 있는가를 반드시 확인한다.

※ 개폐기가 안정되게 설치되어 있는지를 확인.

※ 본체부와 제어부의 케이블 연결 상태를 확인.

※ 본체부, 접속재, 제어박스의 접지 상태를 확인.

※ 제어케이블의 외부전원(AC 220V) 연결 상태를 확인

① 수동 조작시는 제어용 전원을 OFF 위치로 한다.

② 개폐기 조작 기구부 안전 덮개 열쇠를 제거.

③ 안전 덮개를 우측으로 연다.

④ 수동 조작 핸들을 조작봉 삽입구에 넣고 내부 랫치가 걸릴 때 까지 오른쪽에서 왼쪽으로 당기면 축세가 되며, 1회 축세로 투 입과 개방이 되는 구조이다.

⑤ 수동 조작 핸들을 제거.

⑥ 닫힘 버튼을 누르면 투입되고 열림 버튼을 누르면 개방된다.

⑦ 축세 대기 상태에서 바로 열립버튼을 누르면 투입되지 않고 축세가 해제되면서 바로 개방된다.

⑧ 전원1과 전원2는 상호 인터록에 의한 연동조작을 하므로 동시 투입은 불가능한 구조이다.

⑨ 시운전 및 점검시 수동조작이 완료되면 제어부 전원을 ON위치 로 한 후 주전원을 투입시키고 커버를 닫고 열쇠로

PAD LOCKING 한다.

전원 구성 회로도