소내전원설비(所內電源設備)

소내전원설비(所內電源設備)

1. 소내전원설비
변전소의 소내전원설비는 축전지와 충전기, 소내변압 기, AC/DC 소내분전반 등으로 구성되어 있으며 변전소 내부에 조명,부대설비 전원용으로 AC 380V, 220V을 공급 하고, 충전기와 축전지를 통하여 설비제어 전원용으로 DC 125V 를 공급하는 설비를 말한다.

2 축전지 (Storage battery)

교류측에 발생하는 고장이나 정전시 지장이 없이 기기를 조작하고 표시등, 소내전원등의 비상용으로 축전지를 둔다. 축전지는 2차전지로서 방전한 후에도 직류전원을 연결하여 방전시와 역방향으로 전류를 흘리면 다시 충전 되어 사용할 수 있는 전지이다. 축전지는 일반적으로 다음의 조건을 구비해야 한다.
(1) 충․방전에 의한 화학변화가 가역적일 것

(2) 충전에 의한 전극물질의 재생이 양호하여 가능한 한많은 회수의 충방전이 가능할 것(보통 1,000회 이상) (3) 충전에 요하는 전력은 되도록 적을 것. 즉, 효율이 높 을 것일반적으로 사용되고 있는 축전지는 연축전지와 알칼리 축전지이다

1) 연축전지(Lead storage battery)
연축전지를 구성하는 주요부분은 양극판(PbO 2 ), 음극 판(Pb), 격리판, 전해액(H 2 SO 4 ) 및 전조(Container)로 되어 있다. 전조는 용도에 따라 유리, 에보나이트 등이 사용 되고 있다. 음, 양극판은 수매에서 수십 매가 교차로 조합되어 있고 양단이 음극판이므로 음극판이 양극판보다 1매더 많다. 개개의 극판은 서로 병렬로 연결되어 있으며 각극판사이에는 극판이 구부러지거나 작용물질이 탈락하여 양극판의 단락현상을 방지할 목적으로 목제박판, 유공에보 나이트판, 다공경질고무 등으로 된 격리판을 두고 있다.

전해액으로는 일반적으로 20℃에서 비중이 1.20～1.30되는 순황산을 사용하고 있다. 양극은 순수한 산화납(PbO2 ) 이나 음극은 해면상의 납으로 되어있는데 이 해면상의 납에는 소량의 황산바륨(BaSO 4 )등의 불활성 팽창제를 섞어 충방전에 따른 수축을 방지하여 용량의 감소를 막는다.
묽은 황산(H 2 SO 4 ) 속에 이산화납(PbO 2 )을 양극으로 하고 납(Pb)을 음극으로 하여 서로 격리시켜 전해액속에 침적하면 약 2V의 전압이 발생하는데 이것이 연축전지의 원리이다. 또 연축전 지의 충방전 반응은 아래와 같다
  PbO 2       ＋     2H 2 SO 4     ＋    Pb

이산화납                황산              면상납

방전

-→       PbSO 4  ＋ 2H 2 O  +   PbSO 4
←-        황산납         물            황산납

충전

방전에 의한 양극 활성 물질인 이산화납은 전해액속의 황산과 반응하여 황산납으로 되고 동시에 음극활성물질인 해면상납도 황산과 반응하여 황산납으로 된다. 이 때 전해 액속의 황산분이 소비되어 물로 변화하기 때문에 전해액의 비중이 저하하는데 충전하면 양극의 황산납은 이산화 납으로, 음극의 황산납은 해면 모양의 납으로 복귀되어 전해액 비중도 원래대로 돌아가는데 충․방전에 의해 전해 액의 비중이 변화되는 점이 연축전지의 특징이다. 연축전 지는 사용하는 양극판의 종류에 따라 클래드식과 페이스 트식으로 구분된다.

(1) 클래드식

양극판은 유리섬유제 튜브를 연합 금제(鉛合金製)의 심봉을 통하여 튜브와 심봉사이에 활성 물질을 충진한 것으로 신뢰성이 높고 수명이 길다.
(2) 페이스트식 양극판은 납의 격자에 연분(鉛粉)을 묽은 황산으로 이긴 페이스트를 충진한 것으로서 고율방전용 및 실(seal) 형과 같은 것이다.
(3) 음극판은 결합력이 강하고 활물질의 탈락이 매우 적기 때문에 양극판과 같은 튜브에 넣을 필요없이 모두 페이스트식이 사용된다.

(4) 연축전지의 형식 표시 연축전지에는 여러 가지 기호나 숫자가 표시되어 있는데 일례로

HS - 200       E 의 경우
①     ②  ③  ④
①은 극판 및 전조의 종류(전극:C(클래드식), H(고율방 전용), P(페이스트식)이 있고, S는 전조재료로서 합성수지 전조임을 표시한다
②는 축전지 용량을 표시하는데 CS형(10시간율 정격 용량값)과 HS형(10시간율 참고용량값)이 있다.
* HS형의 1시간율(HR) 정격용량은 참고값의 60%인데 200×0.6＝120Ah/1HR(정격)임
③은 공칭전압 값인데 소용량인 것은 2V와 6V가 있기 때문에 6V인 경우만 기입한다. 그러므로 공칭전압은 2V이다.
④는 실(seal)형식을 나타내는데 E는 촉매프러그실형즉 촉매프로그 부착을 표시한다.

2) 알카리 축전지(Alkaline storage battery)
연축전지는 전해액으로 황산을 사용하는데 비하여 알카리 축전지는 알카리 용액을 사용하는 축전지이다. 알카리 축전지의 양극 작용물질은 모두 수산화 니켈이 사용되며 음극 작용물질은 철의 분말에 약 6%의 산화수은을 혼합한 것(Edison 축전지) 또는 카드뮴 분말에 15%의 철분을 혼합한 것(Junger 축전지)을 사용한다.
전해액의 가성카리는 연축전지와 같이 직접 충방전 반응에 관여하지 않고 전기를 전달하는 역할만 하므로 전해 액량은 축전지의 용량에 별 관계가 없으며 충방전에 의한 전해액 비중의 변화가 거의 없는 것이 특징이다. 전해액의 가성카리는 공기중의 이산화탄소를 흡수하기 쉬워 사용중에 서서히 전해액속의 탄산칼륨 함유량이 증가하는데 이렇게 되면 전해액의 전기 전도도 저하로 방전시 전압강하가 커져 용량 저하가 되므로 6～8년 마다 전해액 분석을 하여 탄산칼륨 허용값인 100～150(G/L)를 초과하면 액교 체와 활성화 충전을 병행하여 용량회복을 가해야 한다.
이 알카리 축전지의 개당 기전력은 약 1.3V이며 연축전 지에 비하여 다음과 같이 우수한 점이 있다.
(1) 연축전지에 비하여 내부저항이 적고 대전류 방전이 가능하며 방전전류에 대한 용량감소율이 적다.
(2) 연축전지와 같은 설폐이션(Sulphation)현상이 없고 작용물질의 탈락이 없으므로 수명이 길다. 부식성가스 발생이 없고 비중측정이 필요없다.
(3) 극판의 기계적 강도가 카서 진동이나 충격에 강하고 중량효율이 크므로 이동용으로 적합하다.
(4) 과충전, 과방전, 장기간 방치에 의한 영향이 적어 보수가 간단하다.
반면 알카리 축전지의 결점은 1) 방치중의 전압변동율이 크다 2) 작용물질의 이용율이 나쁘다.

3) 무보수 축전지 (Maintenence Free Storage Battery)
물보충이나 잔손질이 필요없는 무보수형 축전지로서 충전시 전지 내부에서 발생한 가스가 극판에 흡수되어 전해 액이 환원되므로 전해액의 감소가 없으며 일반 연축전지와 달리 전해액이 특수한 격리판에 함침되어 있으므로 액이 새지 않고 과충전이나 충전조작의 반복에 의하여 가스가 발생되더라도 안전밸브가 있어 안전하다. 또 고도로 정제된 전해액을 사용하므로 자기 방전량이 적어 장기 보관이 가능하며 정상적인 부동충전으로 운전시 가스흡수가 확실하므로 전해액 고갈에 의한 용량 감소가 거의 없다.
일반 연축전지에 비해 수명이 길고 부품교환이 필요없으며 균등충전이 필요없어 정류 장치의 간소화와 신뢰성이 좋고 설치 면적이 작아지며(300Ah의 용량에서 약 30% 감소) 내부저항이 작아 동일 용량인 HS형보다 고율 방전특 성이 우수하다. 단점으로는 과방전 및 과충전에 약하므로 충전시 충전전압에 주의를 요한다.

(1) 음극 흡수식

음극판의 용량을 양극판보다 크게 잡으면 충전이 끝날 때에는 양극에서 산소가 발생하기 시작한다. ① 이 산소가 스는 양극판의 충전 생성물인 Pb에 흡수되고 황산의 작용에 따라서 Pb는 PbSO 4 로 복귀된다. 한편 ② 음극의 미충전 부분의 PbSO 4 는 충전을 받아 Pb로 변화한다. ① 및 ② 의 변화량이 균형을 잡아가기 때문에 음극의 과잉 용량분은 항상 미충전 상태로 남게 되는 형으로 되어 수소가스의 발생없이 밀폐화가 도모된다.
(2) 촉매전 밴트형의 배기전 대신에 촉매를 설치하여 실(seal)화하는 방식이다. 축전지에서 발생한 산소, 수소의 혼합가스를 촉매로 이용하여 반응시켜 수증기로 만들고 외기 벽등에서 냉각함으로서 물로 복귀하여 전해액 속으로 환류시키기 때문에 전해액의 감소는 거의 없으나 장기간 사용하면 환류 성능이나 방폭 성능이 저하되므로 5년마다 교체한 다. 촉매전의 사용상 주의 사항은 충전 전압의 상한이 제한되어 있으므로 충전전압을 정확하게 설정해야 하고 벗겨지거나 이완되지 않도록 하고, 청결하게 유지하여 배기
구멍이 막히지 않도록 해야 한다.

3. 축전지 용량

완전 충전상태에 있는 축전지를 어떤 일정한 전류로써 방전시켜 방전 종지전압까지 얻을 수 있는 총 전기량 또는 전력량을 축전지 용량이라고 한다. 전자를 Ampere hour 용량, 후자를 Watt hour 용량이라고 부르며 각각 Ah, Wh 로 표시한다. 변전소에 설치하는 거치용 축전지는 10시간율 용량으로 표시하고 Ah 가 널리 사용된다. Ah 는 전기량의 단위로서 회로 중에 흐르는 Ampere와 시간 과의 곱으로 표시된다. 예를 들면 5A의 전류가 10시간 흐른 경우에는 그 전기량은 50Ah가 된다. Wh 는 전력량의 단위로서 Watt와 시간의 곱으로 표시된다. 축전지 용량은 방전전류가 크면 적어지고 방전전류가 작으면 커진다.

4. 작용물질(作用物質), 활물질

전지의 양극을 도선으로 연결하여 방전 시키면 전류가 양극에서 음극으로 흘러 전기적인 일을 행한다. 이 경우 양극에 사용한 물질은 각기 일정한 화학변 화를 일으키고 있다. 이 화학변화는 화학변화의 에너지를 전기적인 에너지로 변환시키는 작용을 하므로 양극물질을 작용물질 또는 활물질이라고 한다.

음극에 사용하는 활물질을 음극활물질, 양극에 사용하는 활물질을 양극활물질이라고 부른다. 아연 (Zn)은 음극활물질, 구리(Cu)는 양극활물질이다.

5. 분극작용 (Polarization)

탄소극을 양극으로 하고 아연을 음극, 전해액으로 염화 암모늄(NH 4 Cl)을 사용한 전지를 방전시킨 경우에 아연은 용해되어 Zn ++ ＋2e가 되고 염화암모늄의 Cl - 와 결합하여 ZnCl 2 가 된다. 양극에서는 H + 가 방전하여 2H + ＋2e → H 2
가 된다. 이 경우 H 2 가스가 제거되면 H + 는 계속방전할 수있으나 전극 중에 원자 또는 분자의 상태로 머물러 극의 표면을 에워싸므로 H + 가 방전할 수 없게 되어 전압이 떨어진다. 이와 같이 전극에 석출하는 물질이 다시 용해하려는 경향과 전해액의 농도 변화로 역기전력이 생겨 전극의 반응진행을 방해하는 현상을 분극작용이라 한다. 전지의 분극작용은 양극에 석출하는 수소에 의한 것이 많아서 復 極劑로 초산, 중크롬산염, 이산화망간, 산화동 또는 이산 화연 등이 사용된다. 전지의 최초의 기전력을 E, 정저항으로 일정시간 방전한 후의 기전력을 E'라고 하면 분극작용은 E-E'/E×100[%]로 표시된다.

6. 축전지방전율 (discharge rate)

방전율은 방전전류의 크기를 나타내는 말이다. 일반적 으로 완전 충전상태의 축전지 단자전압이 방전제한전압에 달할 때까지의 시간수로서 표시한다. 예를 들면 10시간율 전류는 방전제한전압까지 이르는데 10시간을 필요로 하는 전류를 뜻한다.

7. 방전종지전압 (final discharge voltage)

일반적으로 축전지는 어느 정도까지 방전하면 그 후의 전압강하는 급격하게 저하하기 때문에 축전지의 방전은 전압이 급강하 하는 점에서 멈추어야 한다. 만일 그 이상 방전을 계속하면 얻어지는 전기량이 적을 뿐 아니라 축전지 자체에 악영향을 준다. 이 방전중지전압을 방전종지전 압이라고 하며 방전율에 따라 일정하지 않다.

8. 축전지 효율 (battery efficiency)

축전지의 효율은 그 전지가 어떤 방전율하에서 얻어진 전기량 또는 에너지량의 방전과 같은 상태까지 충전하는데 요하는 전기량 또는 에너지량에 대한 비로서 보통 백분율로 표시한다. 전기량의 비를 Ampere Hour 효율, 에너지량의 비를 Watt Hour 효율이라 한다.
1) Ampere Hour 효율
                      ＝ 방전전류×방전시간 / 충전전류×충전시간 ×100( %)
2) Watt Hour 효율

                      ＝ 평균방전전압×방전전류×방전시간 / 평균충전전압×충전전류×충전시간 ×100( %)
                          평균방전전압 / 평균충전전압 ×Amper eHour 효율( %)
효율은 방전율, 온도, 전해액 비중 등의 조건을 명기치 않으면 의미가 없다. 보통은 상온 10시간에 있어서 Ampere Hour 효율 90% 이상, Watt Hour 효율 75% 이상이다.

9. 중량 효율 (weight efficiency)

전지의 중량 1kg당의 전지의 출력(Watt Hour 용량)을 중량효율이라 하며, 전동차, 전기차 등에 사용하는 이동용 축전지에 있어서는 중량효율이 중요한 평가기준이 된다.
일반적으로 거치용 축전지의 중량효율은 10～15Wh/kg, 이동용축전지는 20～30 Wh/kg, 알카리 축전지는 20～30 Wh/kg 이다.

10. 충전 (charging)

축전지를 방전한 후 방전시와 반대로 축전지에 직류전 류를 흘리면 전기를 저장할 수 있다. 축전지의 +와 직류전원(정류기 등)의 ＋, 축전지의 －와 직류전원의 －를 연결하고 축전지의 기전력보다 높은 전압을 가하면 실선과 같이 전류가 흘러 축전지에 전기량을 저장할 수 있는데 이것을 충전이라고 한다.

1) 초충전(initial charge)
음극판은 해면상(Sponge상)의 연으로 되어 있는데 제조 완료 후 건조 중 또는 보관 중에 연의 일부가 대기 중의 산소 또는 탄산가스와 반응하여 산화연(PbO) 또는 탄산연(PbCO 3 )으로 된다. 여기에 전해액(묽은 황산)을 넣으면 유산연(PbCO 4 )으로 변하므로 사용전 완전한 해면상태의 연으로 환원시키기 위하여 저전류로 정시간 충전할 필요가 있다. 이것을 초충전이라고 하며 보통 10시간율 또는 20시간율 방전전류로 40～80시간 충전한다. 그러나 특수한 방법으로 산화를 방지한 음극판, 예를 들면 질소가스 또는 수증기 중에서 건조하여 산화되지 않도록 한 것은 초충전을 하지 않아도 좋다.

2) 과충전(over charge)
축전지의 고장을 미연에 방지하거나 또는 이미 고장이 발생한 것을 회복시킬 목적으로 비교적 적은 전류로 보통의 충전을 완료한 후 수 시간 계속 충전하는 것을 과충전 이라고 한다. 또한 잘못 충전하여 적정충전 이상 충전하는 것도 과충전이라고 한다.

3) 정전류 충전(constant current charge)
정전류 충전은 일반적인 충전법으로 충전시에는 가감저 항기를 사용하거나 충전기의 전압을 변화시켜 전류를 일정 하게 충전하는 방법이다. 축전지의 전압이 상승하면 충전전 류가 저하하기 때문에 그때 그때 충전전류를 조정한다.

4) 정전압 충전(constant potential(voltage) charge)
충전 초기부터 충전 종지까지 충전전압을 일정하게 하여(전지 1개당 2.3～2.5V) 충전하는 방법으로 충전이 진행 되면 축전지의 역기전력이 증가하기 때문에 충전전류는 저하한다. 충전초기에는 대전류가 흐르므로 큰 용량의 충전설비를 요한다.

5) 단별전류충전(step current change)
정전류 충전의 일종으로 충전이 진행될 때 단계적으로 2 단, 3단으로 전류를 수차 저하시켜 충전하는 방법이다. 단별전류충전은 단시간 충전에 적합하고 온도상승도 적다.

6) 급속충전(boosting change)
축전지 사용 중에 용량을 보충할 목적으로 단시간에 행하는 충전을 급속충전(boosting change)이라 한다.

7) 보충전
축전지가 장시간 방치되어 자기방전 되었거나 극판을 해체한 경우 또 축전지를 상시 충전한 상태로 두기 위해 미소한 전류로 계속 충전을 행하는 것을 보충전이라 한다.

8) 부동충전(floating charge)
배전반 신호등, 축전지의 자기방전에 필요한 전류를 충전기로부터 계속 공급하여 완전 충전상태로 하는 방식으로 (1) 정상운전시 : 상시의 부하전류는 모두 정류기가 부담 하고 축전지에는 자기방전을 보충할 정도의 약간의 충전전류 I 0 가 흐른다.
(2) 정상운전(대전류 부하)시 : 정류기는 일반적으로 전류 제한회로를 설치하고 있으므로 단시간 대전류의 부하는 축전지가 그 일부를 부담하고 단시간 부하가 종료된 후 축전지의 방전분은 정류기에서 보충된다.
(3) AC(소내전원) 정전시 : 축전지가 전체 부하전류를 부담한다.
(4) AC(소내전원) 회복시 : 충전기에서 상시 부하전류를 부담하면서 축전지에 회복 충전전류 I b 를 공급한다.

단기 투입 등 대전류는 충전기의 큰 전압변동에 의해서 대부분 축전지로부터 공급하게 된다. 부동충전전압은 20℃에서의 비중 1.215인 축전지에서 2.15V를 유지한다. 그러나 장시간 충전전압을 2.15V로만 지속시키면 충전부 족상태가 되므로 월 1회 정도 균등 충전할 필요가 있다.
충전전압이 너무 높으면 과충전 상태가 되어서 증류수의 소비가 크고 수명도 단축된다.

9) 균등충전(equalizing charge)
축전지의 각 극판을 완전 해면상연(음극), 과산화연(양 극)으로 하기 위해 빈번히 충전하면 작용물질이 탈락하여 수명이 단축되고 또 일상 충전만을 계속하면 양극판의 황산연이 불활성의 백색 황산연으로 변화되어 축전지 용량이 감소된다. 따라서 개개의 축전지를 균등하게 하기 위해서 정기적으로 행하는 일종의 과충전을 균등충전 또는 균압충전이라고 한다.

11. 충전율 (charging rate)

충전율은 충전전류의 크기를 나타내는 말로써 일반적으로 방전상태인 축전지를 완전충전상태까지 충전하는데 요하는 시간수를 가지고 나타낸다. 예를 들면 10시간율의 전류는 축전지가 완전하계 충전될 때까지 거의 10시간을 요하는 전류의 크기이다.

12. 방전 (discharge)

축전지에서 전류를 끌어 사용하는 것을 방전이라 하며 축전지의 취급에서 방전은 축전지에 미치는 영향이 크므로 특별히 유의해야 한다. 과방전, 장시간 대전류 방전은 과열, 극판의 완곡, 작용물질의 탈락 등의 원인이 되므로 주의하여야 한다. 방전시 유의해야 할 점은 다음과 같다.
1) 초충전 중 방전을 금한다.
2) 최대방전전류는 규정치 이하로 한다.
3) 방전종기를 잘 판단하여 규정이상의 과방전을 피한다.
4) 불가피한 과방전 후에는 균등충전을 실시한다.

13. 종기전류 (finishing current)

충전의 종료 전에 격렬한 가스가 발생하는 것을 방지하기 위하여 온도의 상승을 일정한 범위에서 중지시키고자 특정한 충전전류로 충전시키는데 이 충전전류를 종기전류 또는 충전종기전류라고 한다.

14. 설페이션 (sulphation)

연축전지는 방전상태로 오래 방치하면 극판상에 황산연의 미립자가 응집하여 비교적 큰 결정의 백색피복물 즉백색 황산연으로 된다. 이 현상을 sulphation이라고 한다.
이 백색 피복물은 부도체이므로 작용물질의 면적이 감소 하고 전지의 용량이 감소한다. 또 작용물질을 탈락시켜 전지의 수명이 단축된다.
sulphation현상은 극판이 백색으로 변하는 동시에 내부 저항이 대단히 증가하며 충전에 있어서는 전해액의 온도 상승이 많고 황산의 비중상승이 낮으며 가스의 발생이 심하다. sulphation이 일어났을 때의 대책으로 가벼운 경우는 과충전을 하고 심한 경우는 희류산 또는 중성 유산염 중에서 장시간 충전하면 제거할 수 있다.

15. 전압비중특성

전해액의 비중은 방전량(Ah)에 따라 대략 비례하므로 비중을 측정함으로써 축전지의 방전상태를 알 수 있다. 예를 들면 완전 충전시 비중이 1.215, 방전종지시 비중이 1.155인 축전지의 비중이 1.185이면 축전지는 약 50% 방전했음을 알 수 있다. 전해액의 비중과 기전력(E 0 )의 관계는 다음과 같다.
                          E 0 ＝S＋0.85～0.84(V)

16. 축전지 내부저항

전지의 내부저항은 전극, 전해액, 전극과 전해액의 경계 면, 격막의 저항, 고체입자 활물질 사용시의 입자 자신의 저항, 입자와 전극간의 경계면 및 입자 상호간의 저항, 입자와 전해액 경계면의 저항 등에 의해서 생긴다. 전극이 금속 또는 탄소이면 저항이 대단히 적으므로 무시할 수있다. 전지에 사용되는 고급의 산화물, 예를 들면 PbO 2 , 이산화망간, CuO 등은 비교적 도전성이 좋으나 이것이 기전변화에 따라서 전극이 산화물로 되면 도전성이 나빠진 다. 이 때문에 도전성을 좋게 하기 위해서 흑연 분말을 섞어서 전지의 내부저항이 증가하지 않도록 하고 있다. 전해 액이 강산인 경우는 저항이 적으나 격막을 사용한 경우에는 저항이 높다.

17. 충전기 (charger)

교류전원을 직류전원으로 변화하여 축전지를 충전하는 장치를 충전기라 하며 종래 수은 정류기, 전동발전기, selenium 정류기, SCR(Silicon Controlled Rectifier)정류기가 사용되었으나 최근에는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 정류소자로 사용한 충전기를 많이 사용하고 있다. IGBT방식 충전기의 주요 구성품은 직류변환장 치, 고주파변압기, 부하전압보상장치이며, 효율 및 역률이 높고, 출력변동에 빠른 응답특성을 보유하며 낮은 맥동률 (Ripple Voltage)을 함유하고 있어 우수한 직류전원 공급 특성을 갖고 있는 초경량 충전기이다.

18. 셀렌정류기 (selenium rectifier)

셀렌정류기는 니켈도금한 기판에 셀렌을 고착하여 열처 리하고 금속화한 뒤 특수합금을 용융취부하여 합금층을 만들고 이것을 전기 화성(和成)한 것으로 정류소자에 교류를 가하면 세렌과 합금간에 생긴 층의 작용으로 기판이 ＋전위이면 기판에서 합금방향으로 전류가 흐르고 반대로 합금이 －전위이면 전류는 흐르지 않는 다. 셀렌 정류기는 이 정류특성을 이용한 것.

19. 실리콘정류기

정류소자로 PN 접합을 용기내에 수납하고 lead 선을 인출한 것으로 실리콘정류기는 역내전압이 높을 뿐 아니라 효율, 허용 온도 한계가 높이며 수명이 긴 장점이 있으나 과전류내량이 셀렌에 비하여 낮아 이에 대한 보호가 필요하다. 실리콘 정류기의 전압 전류특성은 셀렌과 실리콘의 특성을 비교한 것이다.

20. 부하전압 보상장치 (Dropper)

부동, 균등충전시 축전지 충전전압을 부하전압보다 통상 1.1～1.2배 높게 설정해야 하므로 직렬로 전압 강하기를 넣어 부하측에 정격전압으로 낮추어 공급해야만 한다. 이전압 강하용으로 실리콘 다이오드 순방향 전압강하(0.6～ 0.7V) 특성이 이용되며 여러 개를 직렬로 사용한다. 그리고 다이오드 직렬 갯수를 자동으로 조절하기 위하여 Mg SW(마그네틱 스위치)을 사용한다. 이 마그네틱 스위치 동작은 부하측 전압을 검출하는 전압계전기 및 자동드롭퍼 제어회로부에 의하여 이루어진다.

21. 직류접지검출

변전소의 제어전원으로 사용하는 직류전원은 비상전원및 기기조작원으로 매우 중요하다. 이 직류전원의 접지를 검출하기 위하여 동일 정격의 전구 2개를 이용하는 방법과 DC접지 회선별 검출계전기로 직류전원의 회로별 접지 유무를 판별할 수 있다.

1) 전구이용 DC접지 검출방식

DC접지를 검출하기 위하여 DC +, - 간에 동일정격의 전구 2개를 직렬로 접속하고 전구와 전구사이를 접지하여 두면 직류전원에 접지가 발생하였을 경우에 두 전구의 밝기가 달라져 쉽게 DC 회로의 접지 유무를 판별할 수 있다.

2) DC접지 회선별 검출계전기 (DC Ground Search Relay : DGSR) DC접지 여부를 회로별로 선별하여 검출경보하는 다회 로용 디지털 계전기로 부하(분기회로)별로 접지검출이 가능한데 원리는 직류 소내반 입력 Line에 저주파 펄스신로를 지속적으로 흘러 보내고 부하단에서 접지가 감지되었을 때 직류선로에 실려있던 펄스신호가 누설되고 그 누설 전류를 직류 배전반의 NFB 후단에 부착되어있는 펄스 증폭용 변압기를 통하여 감지하는데 그 감지된 펄스 신호를 계전기 회로 수신부의 특수 디지털 변환회로에서 변전하여 증폭회로에 연결되어 있는 계전기 전면 발광램프를 통하여 어느 선로가 접지되어 있는가를 표시하고 또한 접지 상태를 정확히 검출하여 비교분석 판단함으로써 DC접지 감지전류는 1～12mA 까지 선택이 가능하며 런제(접지 감지시간), 어느 회로, 어떤 극성이 어느 정도의 접지상태인 지를 기록 보관할 수 있는 기능이 있어 사고 후 점검이 편리하다.

22. AC 회로 지락검출 계전기 (AC Ground Fault Relay : AGFR)

AC 회로에 영상 CT를 사용하여 누설전류 발생시 영상 전압의 출력을 증폭하여 감도전류 설정값과 비교하여 설 정값 이상이 되면 계전기가 동작하여 경보를 방생하고 내부 접점으 작동시켜 접지가 발생한 분기회로를 차단하는 다회로 집합형 디지털계전기로써 지락전류 검출범위가 0.1～10A이고 지락전류량 표시기 내장 및 자기감지 오동작 방지기능 구비와 동작시간 (0.05～10sec) 정정이 가능한 Relay로 회로별 영상 CT와 누설검출계전기(AGFR)를 사용하여 누설전류를 검출하여 MCCB를 트립시킨다

23. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)

고전력 스위칭 반도체로서 전기의 흐름을 막거나 통하게 하는 스위칭 기능은 다른 부품이나 회로로도 구현할수 있지만 정밀한 동작을 필요로 하는 제품일수록 동작속 도가 빠르고 전력의 손실이 적은 전용부품을 필요로 하게 되는데, 기존의 스위칭 반도체인 트랜지스터는 가격이 저렴한 대신 회로구성이 복잡하고 동작속도가 느린단점이 있고, MOS FET(metal oxide semiconductor field effect transistor)는 저전력이고 속도가 빠른 대신 비싼 단점이 있어 이 두제품의 장점만을 결합한 파워 MOS FET와 바이폴러 트랜지스터의 구조의 스위칭(switching) 소자(素子)이다.