기중 차단기란 무엇이며 올바른 것을 어떻게 선택합니까?

기중 차단기의 정의 및 작동 방식

안 공기 회로 차단기 (ACB) 저전압 배전 시스템(일반적으로 최대 1000V AC 또는 1500V DC의 전압에서 작동하는 시스템)의 과부하, 단락 및 접지 결함으로부터 전기 회로를 운반, 전환 및 보호하도록 설계된 전기 보호 장치 유형입니다. 조정 가능성이 제한된 밀폐형 장치인 MCCB(몰드 케이스 회로 차단기)와 달리 ACB는 630A~6300A 범위의 고전류 애플리케이션용으로 제작된 오픈 프레임 장치로, 포괄적인 범위의 조정 가능한 보호 기능과 교체 없이 현장에서 서비스 및 유지 관리가 가능한 기능을 제공합니다.

공기 회로 차단기의 작동 원리는 공기를 아크 소화 매체로 사용합니다. 차단기가 결함 조건에서 작동하면 접점이 분리되고 접점 사이에 전기 아크가 형성됩니다. ACB의 아크 슈트(아크를 분할, 냉각 및 소멸하도록 배열된 일련의 금속판)는 전류 흐름이 중단될 때까지 아크를 연장하고 전압 강하를 증가시키며 열 에너지를 소산시켜 아크를 빠르게 소멸시킵니다. 이러한 공기 중 아크 차단은 ACB를 진공 회로 차단기(진공 차단기의 아크를 차단) 및 SF₆ 차단기(육불화황 가스 사용)와 구별하므로 ACB는 접근 가능하고 유지 관리가 가능하며 저전압 주 배전 애플리케이션에 선호되는 기술입니다.

최신 공기 회로 차단기에는 다음이 장착되어 있습니다. 전자 트립 장치(ETU) — 차단기에 내장된 마이크로프로세서 기반 보호 계전기 — 모든 위상과 중성선의 전류를 지속적으로 모니터링하고 정밀하게 프로그래밍된 보호 곡선을 기반으로 트리핑 결정을 실행합니다. ETU는 기존의 열-자기 트립 메커니즘을 디지털 정확도로 대체하여 구성 요소를 교체하지 않고도 조정할 수 있는 시간-전류 곡선, 실시간 전류 측정 및 로깅, 건물 관리 및 SCADA 시스템에 통합하기 위한 통신 인터페이스를 제공합니다.

기중 차단기 내부의 주요 구성 요소

ACB의 내부 아키텍처를 이해하면 엔지니어가 이러한 장치를 올바르게 지정, 시운전 및 유지 관리하는 데 도움이 됩니다. 일반적인 공기 회로 차단기 내의 주요 기능 어셈블리는 다음과 같습니다.

• 주요 연락처: 최대 부하 전류를 지속적으로 전달하는 은합금 또는 구리-텅스텐 접점 팁. 접점 구조는 용접이나 과도한 침식 없이 높은 단락 전류로 인해 생성되는 전기역학적 힘을 견디도록 설계되었습니다.
• 아크 접점: 주 접점 이전과 이후에 차단되는 별도의 접점 세트로, 주 전류 전달 표면이 아닌 희생 아크 팁에서 아크 침식이 발생하도록 합니다. 이 설계는 차단기의 작동 수명을 크게 연장시킵니다.
• 아크 슈트 어셈블리: 일반적으로 강철 또는 구리 합금인 탈이온 플레이트는 각 접점 쌍 위에 스택으로 배열됩니다. 아크는 자기 분출력에 의해 슈트 안으로 들어가고 일련의 여러 개의 짧은 아크로 나뉘어 급속 냉각되어 꺼집니다. 아크 슈트 설계는 ACB의 차단 용량을 결정하는 주요 요소입니다.
• 작동 메커니즘: 수동으로 또는 전기 모터를 통해 충전한 다음 에너지를 즉시 방출하여 접점을 열거나 닫는 저장된 에너지 스프링 메커니즘입니다. 저장된 에너지 설계는 접점 분리 속도가 작업자의 노력이나 제어 전압과 무관하여 일관된 아크 차단 성능을 제공하도록 보장합니다.
• 전자 트립 장치(ETU): 변류기, 신호 처리 회로 및 프로그래밍 가능한 보호 기능을 수용하는 디지털 보호 모듈입니다. 최신 ACB의 ETU는 실제 RMS 전류를 측정하고 고조파가 포함된 파형을 정확하게 감지하며 선택적인 접지 누출, ZSI(영역 선택 연동) 및 아크 플래시 감지 모듈을 통해 표준으로 장시간, 단시간, 순간 및 접지 오류 보호 기능을 제공합니다.
• 인출 메커니즘(인출형 유형): 버스바의 전원을 차단하지 않고 ACB를 크래들에서 격리, 테스트 또는 제거 위치로 철수할 수 있는 랙 어셈블리로, 배전반을 종료하지 않고도 차단기의 실시간 유지 관리 및 테스트가 가능합니다.

기중차단기의 종류와 설치 구성

기중 회로 차단기는 고정형과 인출형의 두 가지 기본 설치 구성으로 제공되며 각각은 서로 다른 작동 및 유지 관리 요구 사항에 적합합니다.

고정형 공기 회로 차단기

고정 ACB는 배전반 버스바에 직접 볼트로 고정되어 있으며 전원 공급 장치의 전원을 차단하고 연결을 끊지 않으면 장착 위치에서 제거할 수 없습니다. 이는 저렴한 옵션이며 차단기를 자주 유지 관리하거나 교체할 필요가 없는 설치 또는 운영에 큰 영향을 주지 않고 서비스를 위해 공급을 중단할 수 있는 설치에 적합합니다. 고정형 ACB는 일반적으로 소규모 산업 및 상업용 설비의 주요 수입 차단기 및 중간 복잡성 배전반의 출력 공급 장치로 사용됩니다.

인출형(인출형) 기중 차단기

인출형 ACB는 절연 접점을 통해 부스바에 연결되는 크래들에 장착됩니다. 차단기를 분리된 위치로 랙아웃할 수 있습니다(버스바에 전원이 공급된 상태에서 버스바에서 분리). 또는 검사, 테스트 또는 교체를 위해 패널에서 완전히 제거할 수 있습니다. 이 구성은 병원 주 배전반, 데이터 센터 전력 시스템, 산업 공정 플랜트, 변전소 등 공급의 연속성이 가장 중요한 중요 전력 인프라에 필수적입니다. 일상적인 유지 관리를 수행하고, 트립 장치를 테스트하고, 공급 중단 없이 차단기를 교체할 수 있는 능력은 인출형 설계의 더 높은 자본 비용을 정당화하는 상당한 운영상의 이점을 제공합니다.

수평 및 수직 장착 방향

대부분의 ACB는 아래에서 위로(표준 방향) 전류가 흐르는 수평 장착용으로 설계되었지만, 패널 공간 제약으로 인해 차단기를 다르게 배치해야 하는 설치에 수직 장착 변형을 사용할 수 있습니다. ACB를 정격 방향으로 지정하고 설치하는 것이 중요합니다. ACB를 거꾸로 설치하거나 지정되지 않은 각도로 장착하면 아크 슈트의 아크 슈트 기능이 탈이온 플레이트 위로 위쪽으로 이동하여 잠재적으로 차단 용량이 줄어들고 아크 지속 시간이 늘어납니다.

ACB 정격 이해: 전류, 전압 및 차단 용량

ACB 등급을 올바르게 해석하고 적용하는 것은 안전하고 규정을 준수하는 설치의 기본입니다. 다음 표에는 주요 등급 매개변수와 실제 중요성이 요약되어 있습니다.

는 단시간 내전류(Icw) 구역 선택적 연동을 사용하는 시스템에서 주요 수입원 ACB에 대해 특히 중요한 등급입니다. ZSI 체계에서 수신자 ACB는 의도적으로 트립 응답을 지연시켜 하류 급전선 ACB가 먼저 결함을 제거하고 더 많은 배전 시스템을 유지할 수 있도록 합니다. 이러한 지연은 수신 장치가 다운스트림 장치의 트리핑 시간(일반적으로 100~400밀리초) 동안 손상되지 않고 전체 오류 전류를 견뎌야 함을 의미합니다. 따라서 Icw 등급이 높은 ACB는 복잡한 다층 배전 시스템의 차별에 필수적입니다.

전자 트립 유닛이 제공하는 보호 기능

는 electronic trip unit is the intelligence of a modern air circuit breaker, and understanding its protection functions is essential to commissioning an ACB correctly for the load and system it protects.

장시간 보호(과부하)

는 long-time protection function (designated IR 현재 설정 및 tr 시간 지연의 경우) 지속적인 과부하에 대한 역시간 과전류 보호 기능을 제공합니다. 트립 전류 임계값 Ir은 ETU 정격 전류(일반적으로 0.4×In에서 1.0×In까지 조정 가능)의 배수로 설정되며, 시간 지연 tr은 트립되기 전에 과부하가 지속되어야 하는 시간을 정의합니다. 이 기능은 열적으로 모델링됩니다. 1.2×Ir에 대한 짧은 과부하는 몇 분 동안 허용될 수 있지만 6×Ir의 과도한 과부하는 몇 초 안에 작동하여 케이블 및 연결된 장비의 열 손상 곡선을 밀접하게 반영합니다.

단시간 보호

단시간 보호( Isd 그리고 tsd )은 과부하 임계값은 초과하지만 순간 임계값 미만인 오류 전류에 대해 한정 시간 과전류 트립을 제공합니다. 의도적인 시간 지연 tsd(일반적으로 0.1~0.4초, 선택 가능)를 통해 다운스트림 보호 장치가 먼저 작동하여 결함이 있는 회로가 격리되는 동안 정상 회로에 대한 공급을 유지할 수 있습니다. 이 기능은 계단식 분배 시스템에서 차별(선택성)의 기초입니다.

즉각적인 보호

는 instantaneous function ( ii )는 전류가 매우 높은 임계값(일반적으로 2×In ~ 15×In)을 초과할 때 의도적인 지연 없이 ACB를 트립합니다. 이는 버스바 및 연결된 장비를 전기역학적 및 열적 손상으로부터 보호하기 위해 즉시 해결해야 하는 볼트 결함을 나타냅니다. ZSI 구성표의 주요 수입원에서는 모든 고결함 전류 제거가 피더 차단기에 의해 처리되도록 순간 기능이 비활성화될 수 있습니다. 피더 ACB에서 순간 보호는 단시간 기능이 오류를 해결하지 못하는 경우 최종 백스톱을 제공합니다.

접지 결함 및 누전 보호

지락 보호는 잔류 전류(모든 위상 및 중성 전류의 벡터 합계)를 모니터링하고 설정된 임계값 이상의 지락 전류가 감지되면 트립됩니다. 3선 시스템에서 3상 CT를 사용하는 코어 밸런스 방법은 기본적인 지락 감지 기능을 제공합니다. 중성 CT가 있는 4선 시스템에서는 보다 민감한 잔류 전류 측정이 가능합니다. 옵션 누전 모듈은 고위험 환경에서 인력을 보호하기 위해 접지 결함 감도를 300mA 이하로 확장하여 IEC 60947-2 및 현지 배선 규정의 요구 사항을 충족합니다.

시스템에 적합한 기중 회로 차단기를 선택하는 방법

기중 회로 차단기를 선택하려면 전기 시스템 매개변수, 보호 요구 사항 및 작동 제약 사항을 체계적으로 평가해야 합니다. 다음 단계를 순서대로 진행하면 완전하고 방어 가능한 ACB 사양이 생성됩니다.

• 정격 전류(In)를 결정합니다. ACB가 보호할 회로의 전부하 전류를 계산합니다. 정격 전류가 전부하 전류보다 크거나 같은 ACB를 선택한 다음 ETU의 장시간 전류 임계값 Ir을 회로의 설계 전류와 일치하도록 설정합니다. 단순히 가장 큰 ACB를 선택하지 마십시오. 정격 전류를 과도하게 늘리면 연결된 케이블 및 장비에 대한 보호 민감도가 감소합니다.
• 예상 단락 전류(PSCC)를 확인합니다. ACB 설치 지점에서 사용 가능한 최대 고장 전류를 계산하거나 측정합니다. ACB의 서비스 차단 용량(Ics)은 이 값과 같거나 커야 합니다. 주요 소득자 신청의 경우 ACB의 Icw 등급이 ZSI 제도에서 요구하는 기간 동안 PSCC를 초과하는지 확인하세요.
• 시스템 전압을 확인하십시오. ACB의 정격 전압(Ue)이 공급 기관에서 정의한 모든 전압 허용 오차를 포함하여 공칭 시스템 전압과 같거나 초과하는지 확인하십시오.
• 고정 또는 철회 가능한 구성을 선택하십시오: 회로의 중요성과 유지 관리 전략을 평가합니다. 중요 시설의 모든 소득자 및 버스 커플러에게는 인출형 ACB를 권장합니다. 중요도가 낮은 응용 분야에서는 나가는 피더 위치에 고정 ACB가 허용될 수 있습니다.
• ETU 기능 및 통신 인터페이스를 지정합니다. 어떤 보호 기능(특히 접지 결함 감도, 누전 및 ZSI 호환성)이 필요한지 확인하고 ETU가 건물 또는 공장 관리 시스템에 통합하기 위해 Modbus, Profibus, PROFINET 또는 기타 필드버스 프로토콜을 통해 통신해야 하는지 여부를 확인하세요.
• 업스트림 및 다운스트림 장치와의 차별성을 확인합니다. 제조업체의 시간-전류 곡선 소프트웨어를 사용하여 선택한 ACB가 보호 계층 구조의 위 및 아래 장치와 올바르게 조정되어 최소 PSCC에서 최대 PSCC까지 전체 오류 전류 레벨 범위에 걸쳐 선택성을 제공하는지 확인합니다.

기중 회로 차단기는 견고한 기계 설계, 정교한 디지털 보호 및 고급 통신 기능을 단일 장치에 결합한 최고 수준의 저전압 회로 보호 기술을 나타냅니다. 올바른 정격 전류, 차단 용량, ETU 구성 및 설치 형식을 사용하여 올바르게 지정하면 보호하는 배전 시스템이 작동 수명 전반에 걸쳐 중요한 전기 인프라에 필요한 안전성, 신뢰성 및 유지 관리성을 제공할 수 있습니다.