진공 회로 차단기를 선택하기 전에 확인해야 할 주요 매개변수는 무엇입니까?

진공 회로 차단기가 다른 이유는 무엇입니까?

A 진공 회로 차단기 (VCB)는 밀봉된 진공 차단기 내부의 접점을 분리하여 오류 전류를 차단합니다. 여기서 가스 분자가 없다는 것은 접점 사이에 형성된 아크가 거의 즉시 꺼진다는 것을 의미합니다. 일반적으로 접점 분리 후 첫 번째 전류 제로 크로싱 내에서. 오일, 공기 분사 또는 SF6 회로 차단기와 비교하여 VCB는 더 빠른 아크 소멸, 훨씬 긴 전기 수명(일반적으로 정격 전류에서 10,000회 이상 작동), 최소한의 유지 관리 요구 사항, 화재 또는 독성 가스 방출 위험이 없습니다. 이러한 장점으로 인해 산업용 플랜트, 유틸리티 배전 변전소, 상업용 건물, 광산 작업 및 재생 에너지 설비를 포괄하는 3.6kV ~ 40.5kV 범위의 중전압 스위치기어에 대한 주요 선택이 되었습니다.

신뢰성에도 불구하고 VCB는 모든 장치에 적용되는 단일 크기는 아닙니다. 전압 등급, 정격 전류, 단락 차단 용량, 작동 메커니즘 및 보호되는 부하의 특정 특성은 모두 특정 응용 분야에 적합한 차단기가 영향을 미칩니다. 결함 수준에 비해 크기가 작거나, 부하 유형에 맞지 않거나, 스위치기어 패널과 호환되지 않는 VCB를 선택하면 보호 기능과 장비 수명이 모두 손상됩니다. 이 가이드는 실용적인 측면에서 모든 중요한 선택 매개변수를 안내합니다.

1단계: 시스템 전압 및 전압 등급 확인

첫 번째이자 가장 기본적인 선택 기준은 차단기의 정격 최대 전압으로, 이는 스위칭 또는 오류 발생 중 일시적인 과전압을 포함하여 모든 작동 조건에서 차단기 단자에 나타나는 최고 전압과 같거나 그 이상이어야 합니다. VCB는 IEC 62271-100 및 ANSI/IEEE C37.04에 정의된 표준 전압 등급으로 제조됩니다. 일반적인 등급에는 중전압 애플리케이션을 위한 7.2kV, 12kV, 17.5kV, 24kV 및 40.5kV가 포함됩니다.

공칭 시스템 전압과 정확히 동일한 정격의 차단기를 선택하지 마십시오. 6.6kV 배전 시스템은 7.2kV 정격 차단기를 사용해야 하며, 11kV 시스템에는 12kV 등급 차단기가 필요합니다. 정격 최대 전압이 시스템 전압 허용 오차와 일시적인 과전압을 설명하기 때문입니다. 마찬가지로 중요한 것은 정격 전력 주파수 내전압과 정격 낙뢰 임펄스 내전압(BIL)입니다. 이는 차단기가 연결된 네트워크의 낙뢰 및 스위칭 서지로 인해 부과되는 유전 응력을 견딜 수 있는지 확인합니다.

2단계: 정격 정상 전류 결정

정격 정상 전류는 차단기가 접점, 도체 및 단자의 온도 제한을 초과하지 않고 무기한으로 전달할 수 있는 연속 전류입니다. 이 값은 적절한 안전 여유를 두고 보호되는 회로의 최대 연속 부하 전류와 일치해야 합니다. 중전압 VCB의 표준 정격 전류는 630A, 1250A, 1600A, 2000A, 2500A 및 3150A입니다.

필요한 정격 전류를 계산할 때 보호되는 가장 큰 모터 또는 변압기의 전체 부하 전류와 동일한 피더의 추가 부하를 고려하십시오. 변압기 피더의 경우 명판 kVA가 아닌 1차 전압에서 변압기의 전체 부하 전류를 사용하십시오. 모터 피더의 경우 서비스 계수와 잠재적인 향후 부하 증가를 포함합니다. 계산된 최대 부하 전류보다 최소 20~25% 헤드룸이 높은 전류 정격을 선택하는 것이 좋으며 서비스 수명 동안 차단기 접점의 성가신 열 노화를 방지할 수 있습니다.

3단계: 단락 차단 용량을 오류 수준에 일치시킵니다.

단락 차단 용량(정격 단락 차단 전류 또는 Isc라고도 함)은 틀림없이 VCB 선택에 있어 가장 중요한 안전 매개변수입니다. 이는 차단기가 차단기 손상이나 차단 손실 없이 안전하게 차단할 수 있는 최대 예상 오류 전류를 정의합니다. 설치 지점의 실제 고장 수준이 차단기의 정격 차단 용량을 초과하는 경우 차단기가 고장을 차단하지 못해 지속적인 아크 발생, 진공 차단기의 폭발 및 잠재적으로 개폐 장치 및 연결된 장비에 치명적인 손상을 초래할 수 있습니다.

네트워크의 어느 지점에서든 예상되는 고장 전류는 유틸리티 공급 장치의 소스 임피던스, 소스와 차단기 사이의 모든 변압기 및 케이블의 임피던스, 로컬 발전기 또는 대형 모터의 기여도를 고려하여 단락 연구를 사용하여 계산해야 합니다. 중전압 VCB의 일반적인 정격 차단 전류는 16kA, 20kA, 25kA, 31.5kA 및 40kA(대칭 RMS)입니다. 오류 수준을 높일 수 있는 향후 네트워크 강화 시나리오를 포함하여 정격 차단 전류가 설치 지점에서 계산된 예상 오류 전류를 초과하는 차단기를 항상 선택하십시오.

정격 단시간 내전류(Ik)는 밀접하게 관련되어 있으며, 이는 차단기가 손상 없이 지정된 기간(일반적으로 1초 또는 3초) 동안 전달할 수 있는 고장 전류입니다. 이 매개변수는 업스트림 보호가 작동하는 동안 고장 전류를 전달할 수 있는 버스 섹션 및 버스 커플러 차단기와 관련이 있습니다.

4단계: 로드 유형 및 선택에 미치는 영향 이해

회로에 연결된 부하의 특성은 VCB 선택에 큰 영향을 미칩니다. 왜냐하면 부하 유형에 따라 스위칭 중에 진공 차단기에 다른 스트레스가 가해지기 때문입니다.

모터 부하

고압 모터 스위칭은 가장 까다로운 VCB 애플리케이션 중 하나입니다. 전원이 공급되는 순간 모터는 최대 부하 전류의 6~8배에 달하는 돌입 전류를 끌어옵니다. 더 중요한 점은 작동 중인 모터가 꺼지면 붕괴 자기장이 초핑 과전압 또는 가상 전류 초핑 과도 현상으로 알려진 전압 스파이크를 생성한다는 것입니다. 모터 스위칭 임무를 위해 선택된 VCB는 이러한 과전압을 최소화하기 위해 낮은 초핑 전류 레벨(일반적으로 5A 미만)을 가져야 합니다. 많은 제조업체는 10,000회 이상의 무부하 작동 및 2,000회 이상의 전부하 스위칭 작동의 내구성 등급을 갖춘 빈번한 모터 스위칭(IEC 62271-100에 따른 클래스 M2)용으로 특별히 정격된 VCB를 제공합니다. 서지 피뢰기 또는 RC 스너버 회로는 추가 과전압 보호 조치로 모터 전환 VCB의 부하 측에도 일반적으로 적용됩니다.

변압기 및 커패시터 뱅크 부하

전원 공급 변압기는 여러 사이클 동안 변압기 정격 전류의 8~12배에 도달할 수 있는 높은 DC 오프셋으로 돌입 전류를 생성합니다. 순간 과전류 보호 기능이 너무 민감하게 설정된 경우 VCB는 원치 않는 트립 없이 이러한 돌입을 견딜 수 있어야 합니다. 커패시터 뱅크 스위칭은 다른 문제를 야기합니다. 초기 돌입은 진공 차단기에 유전적으로 스트레스를 가하는 극도로 높은 주파수 과도 현상입니다. 커패시터 뱅크 듀티의 경우 피크 돌입 전류와 해당 주파수를 모두 지정하는 연속 커패시터 스위칭 정격을 갖춘 VCB를 선택하여 차단기가 용량성 전류의 재투입 없는 중단을 처리할 수 있는지 확인합니다.

5단계: 올바른 운영 메커니즘 선택

작동 메커니즘은 안정적인 아크 차단 및 접촉 압력을 달성하기 위해 충분한 속도와 힘으로 차단기 접점을 열고 닫는 데 필요한 에너지를 저장하고 방출합니다. 최신 VCB의 두 가지 주요 메커니즘 유형은 스프링 충전 및 자기 액추에이터(영구 자석) 메커니즘입니다.

• 스프링 충전 메커니즘 전기 모터 또는 수동으로 충전되는 기계식 스프링에 에너지를 저장합니다. 이 제품은 견고하고 수십 년에 걸쳐 검증되었으며 보조 전원이 손실된 후에도 충전된 스프링에서 폐쇄 개방(CO) 작동을 수행할 수 있습니다. 이는 대부분의 유틸리티 및 산업 응용 분야에 대한 표준 선택입니다.
• 영구자석 액추에이터(PMA) 메커니즘 코일 펄스의 전자기력을 사용하여 접점을 열고 닫으며 영구 자석은 지속적인 전력 없이 접점을 제자리에 고정합니다. PMA는 스프링 메커니즘보다 움직이는 부품이 훨씬 적기 때문에 매우 높은 기계적 내구성(최대 50,000회 작동), 매우 빠르고 일관된 작동 시간을 제공하며 윤활이나 조정이 거의 필요하지 않습니다. 빈번한 모터 스위칭, 재폐로 의무 및 스마트 그리드 자동화와 같은 고주기 애플리케이션에 선호되는 선택입니다.

작동 메커니즘의 보조 공급 전압(일반적으로 110V DC, 220V DC 또는 230V AC)은 스위치기어 패널에서 사용 가능한 제어 전원 공급 장치와 일치해야 합니다. 비용이 많이 드는 개조를 피하기 위해 사양 단계에서 이를 확인하십시오.

주요 선택 매개변수 개요

다음 표에는 기본 선택 매개변수와 사양 프로세스 중 각 매개변수가 대답하는 질문이 요약되어 있습니다.

규정 준수 표준 및 패널 호환성

VCB는 독립적으로 작동하지 않습니다. 이는 설치 국가 및 부문에 대한 관련 표준을 자체적으로 준수해야 하는 스위치기어 패널(실내 또는 실외, 고정 또는 인출 가능)에 통합되어 있습니다. 차단기는 1차 연결 구조, 2차 단자 레이아웃, 랙킹 또는 인출형 캐리지 치수가 일치하여 패널과 치수 및 전기적으로 호환되어야 합니다. IEC 62271-100은 AC 회로 차단기의 유형 테스트 및 정격 특성을 관리하는 주요 국제 표준입니다. 북미에서는 ANSI/IEEE C37.04, C37.06 및 C37.09가 고전압 회로 차단기의 정격 및 테스트를 관리합니다.

항상 특정 차단기 모델이 공인된 독립 연구소에서 해당 표준에 따라 테스트되었음을 ​​확인하는 형식 테스트 인증서를 제조업체에 요청하십시오. 테스트 전압, 전류 및 차단 용량이 단순히 명판 정격과 일치하는지가 아니라 애플리케이션 요구 사항과 일치하거나 초과하는지 확인하십시오. 중요 인프라, 유틸리티 등급 또는 수출 프로젝트의 경우 차단기와 스위치기어 패널이 KEMA, CESI 또는 CPRI 테스트 보고서와 같은 최종 사용자 사양에서 요구하는 인증을 받았는지 확인하세요. 이러한 매개변수에 엄격한 주의를 기울여 선택한 VCB는 최소한의 개입으로 25~30년 동안 네트워크를 안정적으로 보호합니다.