차단기 조작성능

차단기 정격

1. 공칭전압(Nominal voltage)
계통을 정의하거나 지칭하기 위하여 사용되는 선로 대표전압으로 선간전압으로 나타내며 흔히 사용전압이라 부르기도 한다.
2. 정격전압(Rated voltage)
정격전압이란 규정된 조건에 따라 기기에 인가될 수 있는 사용회로전압의 상한을 말하며 계통의 공칭전압에 따라 아래 표를 표준으로 한다.

공칭전압[kV]	정격전압[kV]	비 고
6.6	7.2
22 또는 22.9	25.8	23kV 포함
66	72.5
154	170
345	362
765	800

3. 차단전류(Breaking current)
차단전류란 차단기의 차단순간에 각 극에 흐르는 전류를 말하며 차단전류를 구체적으로 표현할 경우는 아크발
생 순간의 대칭차단전류 및 백분율직류분으로 나타내고, 3상의 경우 대칭차단전류는 3상의 평균치, 백분율 직류분은 3상중의 최대치를 적용한다.

차단전류중의 직류분 진폭의 교류분 진폭에 대한 비 (Y/X)를 백분율로 표시한 것을 백분율직류분이라 한다.

정격차단전류란 정격전압, 정격주파수 및 규정한 회로조건에서 규정한 표준동작책무와 동작상태에 따라 차단
할 수 있는 지상역률의 차단전류의 한도를 말하며, 교류분의 실효치로 표시한다

4. 투입전류(Making current)
투입전류란 차단기의 투입순간에 각 극에 흐르는 전류를 말하며 최초주파수에 있어서의 최대치로 표시하고 3상 시험에 있어서는 각 상의 최대의 값을 말한다

투입전류의 한도로서 투입전류의 최초주파에 있어서의 瞬 時値의 최대치로 표시하며, 50Hz의 경우는 2.5배, 60Hz의 경우는 2.6배를 적용하며, 800kV이상에 대하여 IEC 규격은 2.7배를 적용하고 있다.

5. 단시간전류(Short time withstand current)
개폐장치의 단시간전류란 규정조건에서 규정시간동안 개폐장치의 통전부분에 흐르게 할 수 있는 전류의 한도를 말하며, 정격단시간전류란 그 전류를 규정한 회로조건에서 규정시간동안 개폐장치에 통하여도 熱的, 機械的으로 이상이 발생하지 않는 전류의 최대한도이고 개폐장치의 정격차단전류와 같은 값(실효치)으로 한다.

6. 정격전류(Rated Current)
개폐장치의 정격전류란 정격전압 및 정격주파수, 규정한 온도상승 한도를 초과하지 않는 상태에서 연속적으로 흐를 수 있는 전류의 한도를 말하며, 우리 회사에서 표준 으로 적용하고 있는 차단기의 정격전류는 600(630), 1200 (1250), 2000, 3000(3150), 4000, 8000A가 있다.

7. 동작책무(Operating duty,Duty cycle)
차단기는 전력의 송수전, 절체 및 정지 등을 계획적으로하는 외에 전력계통에 어떤 고장이 발생하였을 때 신속히 차단하며, 계통의 안정도를 위해 필요시는 재투입하는 책무를 가지는 중요한 보호장치로서 차단동작의 보증이 필요하다. 차단기의 동작책무란 1∼2회 이상의 투입, 차단 또는 투입차단을 일정한 시간간격으로 행하는 일련의 동작을 말하고, 이것을 기준으로 하여 그 차단기의 차단성 능, 투입성능 등을 규정한 동작책무를 표준동작책무 (Standard Duty Cycle)라 한다.

표준동작책무(KSC 4611)

동력조작	기호:A 기호:B	O-(1분)-CO-(3분)-CO CO-(15초)-CO
수동조작	기호:M	O-(2분)-O 및 CO

O : 차단동작 CO : 투입동작에 이어 즉시 차단동작 기호 A, B는 고속도가 아닌 재투입시에 사용 되며, A가 가장 널리 사용되고 B는 이보다 재투입시간이 짧은 것에 보통 적용된다.

* 고속도 재폐로 미적용 차단기의 표준동작책무는 CO-(15초)-CO로 하고 있음.
또한 시험동작책무란 차단기의 단락시험을 할 때 그 차단기에 주어지는 동작책무를 말하며, KS에 의하면 5─∾ 차단기의 백분율 직류분은 25% 이하 8─∾ 차단기의 백분율 직류분은 10% 이하에서 행한다.

8. 정격절연강도(Rated insulation level)
정격절연강도는 절연물의 유전강도 특성을 나타내는 표준 내전압들의 집합을 칭한다. 표준내전압이란 표준내력 시험에 적용되는 시험전압의 표준 값으로서 절연물의 정격 값이며, 절연물이 하나 이상의 필수 내전압을 구하기 위해 사용된다. 정격절연강도는 개폐장치의 설계에 가장 기본이 되는 조건으로서 정격전압에 따라 그 값을 규정하고 있는데 그중 대지간 절연강도는 아래 표와 같다.

개폐장치의 대지간 절연강도

정격 전압 (kV)	상용주파 내 전 압 (kV실효치)	뇌임펄스내전압 (kV파고치) 1.2/50㎲	개폐임펄스내전압 (kV파고치) 250/2500㎲
25.8	70(60) 주)	150
170	325	750
362	450	1,175	950
800	830	2,250	1425

(주) 괄호내의 수치는 옥내용에 적용

9. 정격조작압력
차단기의 정격조작압력은 그 차단기의 유체조작장치가 설계되는 압력을 말하며, 차단기 부속탱크의 조작직전 유체압력으로 표시한다. 압축공기 조작방식 차단기의 경우 정격조작압력의 85% 이상 110% 이하의 조작압력으로 무부하상태에서의 투입 및 트립, 정격투입전류의 투입 및 정격차단전류의 차단을 지장 없이 이행하지 않으면 안 된다. 유압조작방식 차단기의 경우는 유압조작장치의 설계개념에 따라 다르므로 별도로 지정하지 않고 제작자의 규격에 준하는 것으로 되어있다.

10. 정격제어전압
정격제어전압이란 개폐장치의 제어회로(또는 장치)에 가해지는 전압을 말하고, 투입할 때에는 투입제어전압, 개방할 때는 개방제어전압이라 한다.
우리회사의 정격제어전압은 DC 125V 또는 AC 단상 220V가 사용되며 변동범위는 투입의 경우 정격치의 85%
∼110%, 개방의 경우 60%∼110%로 규정하고 있다.

11. 정격조작전압
정격조작전압이란 개폐장치의 조작장치에 가해지는 전압을 말하며, 투입 또는 트립조작중에 있는 최대전류시의 단자전압으로 표시한다. 정격조작전압으로는 DC 125V, AC 단상 220V 또는 3상 380V가 쓰이고 있으며 특히, 투입 시에는 정격 치의 85%이상 110%이하의 투입조작전압 으로 정격투입전류를 지장 없이 투입할 수 있어야 한다.

차단기 조작성능

1. 개극시간(Opening time)
개극시간이란 폐로 상태에 있는 차단기의 트립제어장치 (coil)가 여자된 순간부터 arc접촉자(arc접촉자가 없는 경우는 주접촉자)가 개리할 때까지의 시간을 말하며, 정격트립전압 및 정격조작압력에서 측정한 개극시간을 정격개극시간이라 한다. 개극시간은 무전압, 무부하 상태에서 측정한다.

2. 아크시간(Arcing time)
아크시간이란 아크접촉자(아크접촉자가 없는 경우는 주접촉자)의 개리순간부터 모든 極의 主電流가 차단되는 순간까지의 시간을 말한다. 특히 어떤 극에 관해서 말할 경우 에는 그 극의 아크접촉자(혹은 주접촉자)의 개리의 순간부터 그 극의 주전류가 차단되는 순간까지의 시간을 말한다.

3. 차단시간(Breaking time)
개극시간과 아크시간을 합한 것을 차단시간이라 하며, 정격차단시간이란 정격차단전류를 정격전압, 정격주파수 및규정한 회로조건에서 규정한 표준 동작책무 및 동작상태에 따라서 차단할 경우 차단시간의 한도를 말한다. 정격차단시 간은 정격 주파수를 기준으로 하여 사이클수로 나타낸다.
또한 정격차단시간은 아래표의 값을 표준으로 하고(ES5925-0001), 차단기는 정격전압하에서 정격차단전류의 30% 이상의 전류를 차단할 때의 시간은 정격차단시간을 초과 할 수 없다.

차단기의 정격차단시간

정격전압(kV)	7.2	25.8	72.5	170	362	800
정격차단시간 (cycle)	5	5	5	3	3	2

4. 투입시간(Closing time, Making time)
투입시간이란 개로상태에 있는 차단기의 투입제어장치가 여자된 순시부터 arc접촉자(arc접촉자가 없는 경우는 주접촉자)가 접촉할 때까지의 시간을 말하며, 정격조작전 압, 조작압력 및 제어전압의 변동범위 내에서 무부하시의 투입시간은 정격전압에 따라 다음 표에 준하도록 되어있다.

무부하시 투입시간

정격전압(kV)	무부하시 투입시간(초)
72.5 이하	“주”
170이상	0.27 이하

[주] 소정의 표준동작책무를 수행하는데 지장이 없는 값으로한다.
차단기에 있어서 투입시간은 동작책무에 따라 정해지는데 “O-(0.3초)-CO”를 수행하기 위해서는 무부하 투입시 간이 270ms이내가 되어야 한다.

5. 개폐속도(開閉速度, Contact speed)
개폐속도란 차단기가 개폐동작을 할 때 가동 아크 접촉 자(가동 아크 접촉자가 없는 경우는 가동 주접촉자)의 이동하는 속도를 말하며, 이 때 이동거리와 시간과의 관계를 표시하는 곡선을 개폐속도곡선이라 한다.
평균개폐속도는 차단기의 가동아크접촉자 혹은 가동주 접촉자의 全 이동거리(전 이동거리중 극간의 계속을 유지하기 위하여 특별히 설계된 이동부분은 제외)의 어느 범위에 대한 개폐속도의 평균치를 말하며, 특히 KS 규격에서는 개리 위치로부터 이동거리의 약 90%까지의 시간에 대한 평균치를 가지고 구한 것으로 한다.
최소 개리속도(minimum opening speed)란 그 차단기의 아크접촉자(아크접촉자가 없는 경우는 주접촉자)의 개리후 초기의 속도를 말하며, 특히 KS에서는 접촉자 개리의 위치로부터 전 이동거리의 약 20%를 이동할 때까지 간격의 평균치를 가지고 구한 것으로 한다. 여기서 개리란 접점이 열리기 시작한 그 순간을 말한다.

6. 트립프리(Trip free)
트립프리란 접촉자의 접촉 또는 접촉자간이 아크에 의하여 주회로가 통전상태일때, 투입신호가 지속되더라도 트립장치의 동작에 의하여 그 차단기를 트립할 수 있으며, 트립완료후 계속적으로 투입지령이 주어지더라도 재차 투입동작을 하지 않고, 일단 투입신호를 해제한 후 다시 투입신호를 주었을 때, 비로소 투입동작이 행해지는 것을 말한다.

7. 3극 부동시 개폐시간
차단기의 3극 부동시 개폐시간이란 트립시 가동접촉자가 고정접촉자에서 떨어질 때 맨 처음 열어진 상과 맨 마지막에 열어진 상과의 시간차이고 또 투입시는 트립시와 반대로 생각한 시간차이다. 우리회사에서 사용하는 차단 기의 무부하시 3극 부동시 개폐시간은 170kV이상 차단기 에서는 4ms이내, 72.5 kV 이하에서는 6ms이내로 하고 있다.

8. 차단용량(Breaking capacity)
차단용량은 그 차단기가 적용되는 계통의 3상단락용량의 한도를 표시하고 다음 식으로 구해진다.
차단용량(MVA)＝ 3×정격전압(kV)×정격차단전류(kA) 위의 식과 같이 차단용량은 정격전압 및 정격차단전류에 의해 결정되어 지는데 규격에서 별도로 제시되는 것은 아니며 따라서 차단전류 자체를 차단용량으로 부르기도 한다.

차단부 구성

1. 고정접촉자(Fixed stationally contactor)
차단부의 절연지지대에 고정되어 있으며 가동접촉자의 개폐동작에 의해 주회로의 통전 또는 차단을 수행하는 역할을 한다.
가. 고정 주접촉자 대용량 고전압 계통에 적용하는 차단기에서 주회로를 통전시키는 고정부 측의 주접촉부분을 말한다. 고정 주접촉자는 투입 시 아크접촉자보다 늦게 투입되며 차단 시는 먼저 차단된다.

나. 고정아크접촉자 대용량 고전압계통에 사용되는 차단기에서 아크소호를 위한 고정된 접촉부분을 말한다. 차단기 투입시 주접촉자 보다 먼저 투입되고 개방시는 늦게 떨어져 주접촉자를 보호한다.

2. 가동접촉자(Moving contactor)
조작기구와 절연조작롯드로 연결되어 차단부(또는 단로 부)의 고정접촉자에 개․폐동작을 직접 수행하는 접촉자 로서 주회로의 통전 또는 차단을 수행하는 역할을 한다.
가. 가동 주접촉자 가동 주접촉자는 조작기구와 절연조작롯드에 의해 결합 되어 제어조작에 따라 고정 주접촉자간에 주회로를 개폐 시키는 가동측 주접촉부분으로 가동 아크접촉자 보다 늦게 투입되고 먼저 차단되어 아크에 의한 손상을 예방한다.

나. 가동아크접촉자 차단부 접촉자 개․폐동작시 회로에서 발생되는 아크를 담당하여 주접촉자의 손상을 예방하는 장치로 주접촉자보다 먼저 투입되고 차단시는 늦게 개방된다. 일명 보조접촉 자라고도 한다.

3. 파퍼 실린더(Puffer cylinder)
차단시 차단부 접촉자의 아크 소호를 위한 고압의 SF 6 가스를 불어 넣기 위하여 투입동작시 조작기구의 이동행 정에 의해 압력을 만드는 방을 말한다.

4. 파퍼 피스톤(Puffer piston)
파퍼 실린더와 한쌍을 이루어 조작시 조작기구의 이동 행정에 의해 SF 6 가스 압력을 발생시키는 장치를 말한다

5. 노즐(Nozzle)
파퍼 실린더에서 형성된 SF 6 가스압력을 접촉자의 아크 부분에 분사하는 장치이다.

6. 가스차단기용 흡습재
차단부내 절연가스중에 포함된 수분 및 분해가스를 흡수하여 SF 6 가스 순도를 유지하는 기능을 갖는다. 재질은 합성제오라이트(Zeolite) 또는 활성알루미나(Alumina)가 사용되며 신설 또는 내부 분해점검시 필수적으로 신품으로 교체하여야 한다. 170kV급 가스차단기 차단부의 수분 허용치는 300ppm 이하이며 보통 150ppm 이하로 관리하고 있다.

7. 가스밀도검출기 (Gas density detector)
가스차단기의 절연 및 소호매질인 SF 6 가스의 누기 여부를 상시 감시하는 장치로 표준 가스용기 및 벨로우즈, 검출용 SF 6 가스, Micro 스위치, 작동레버로 구성되며 가수가 누길 될 경우 표준 가스용기와 검출용 가스용기의 압력용기의 압력차에 의해 작동 레버를 움직여 Micro 스위치 접점을 개방 또는 폐로 시키도록 되어 있다.

8. 차단기 개폐 코일

1) Trip coil
제어 또는 보호계전기 신호에 의해 차단기를 개방시키는 전자력발생 코일을 말한다. 공기압 또는 유압전달계통의 밸브(Valve)를 열거나 차단동작을 위한 압축된 스프링의 Hook장치 쇄정을 아마추어(Amature)가동으로 풀어서 차단기를 개방시킨다.
2) Closing coil
제어 또는 재폐로계전기의 신호에 의해 차단기를 투입 시키는 전자력 발생코일을 말한다. 압축공기, 유압 또는 압축스프링 등의 조작력 전달방식에 따라 밸브를 열거나 아마추어를 가동하여 투입시킨다.