중전압 실내 진공 회로 차단기 제조업체

업계 지식

진공 차단기 성능 저하: 교체 없이 남은 서비스 수명을 평가하는 방법

진공 차단기는 모든 산업의 핵심 기능 요소입니다. 중압 진공 회로 차단기 , 무결성은 차단기의 지속적인 작동 안전성을 결정하는 가장 중요한 단일 요소입니다. 차단 매체를 샘플링하고 화학적으로 테스트할 수 있는 오일 또는 SF₆ 차단기와 달리 진공 무결성은 기존의 화학 분석으로 평가할 수 없으며 진공 자체를 검증해야 합니다. 표준 현장 방법은 지정된 AC 또는 DC 전압이 차단기의 개방 접점에 적용되는 고전위(hi-pot) 내력 테스트입니다. 약 10⁻² Pa 아래로 저하된 진공은 정격 내력 수준보다 훨씬 낮은 전압에서 부분 방전 또는 전체 항복을 나타내며 이는 차단기가 다시 서비스되기 전에 교체가 필요함을 나타냅니다.

접촉 침식은 두 번째 수명 제한 메커니즘입니다. 각 중단 이벤트는 접점 표면에서 소량의 접점 재료(일반적으로 구리-크롬 합금)를 기화시킵니다. 누적 침식 깊이는 원래 사양과 비교하여 접촉 스트로크 이동을 확인하여 측정할 수 있습니다. 대부분의 제조업체는 작동 메커니즘에 마모 표시기를 표시합니다. 표시기가 교체 임계값에 도달하면 진공 무결성에 관계없이 차단기를 변경해야 합니다. Zhejiang Mingtuo Electrical Technology Co., Ltd.의 중압 진공 회로 차단기는 명확하게 접근 가능한 마모 표시기와 표준화된 하이 포트 테스트 지점으로 설계되어 고전압 테스트 세트 이상의 특수 장비 없이도 유지 관리 팀이 일상적인 서비스 평가를 쉽게 수행할 수 있습니다.

덜 자주 논의되는 저하 경로는 오래된 진공 차단기에서 발생하는 X선 방출입니다. 약 20kV 이상의 전압에서 진공 내부 접촉 표면의 전자 충격은 세라믹 외피를 관통하는 연X선을 생성할 수 있습니다. 관련 방사선 수준은 일반적으로 낮지만 IEC 62271-100은 이 현상을 인정하며 24kV 이상의 실내 진공 회로 차단기에서 Hi-Pot 테스트를 수행하는 유지 관리 담당자는 전압 적용 중에 차단기로부터 거리를 유지해야 합니다. 이러한 이유로 고전압 등급에 대한 제조업체의 테스트 절차에서는 최소 안전 거리를 지정합니다.

작동 메커니즘 유형과 이것이 스위칭 신뢰성에 미치는 영향 실내 진공 회로 차단기

실내 진공 회로 차단기의 작동 메커니즘은 접점을 정확한 속도로 닫고 열도록 구동하는 역할을 하며 이는 보이는 것보다 더 까다로운 요구 사항입니다. 접점 닫힘 속도가 너무 낮으면 접점 바운스가 발생하여 아크가 다시 점화되고 결함 중단 중에 여러 번의 재점령이 발생할 수 있습니다. 닫는 속도가 너무 높으면 과도한 충격력이 발생하여 접점 마모가 가속화되고 세라믹 차단기 엔벨로프가 손상될 가능성이 있습니다. 마찬가지로 개방 속도는 아크 소멸 동안 접촉 갭이 증가하는 속도에 영향을 미칩니다. 너무 느리고 갭의 유전 회복 속도가 회복 전압보다 빠릅니다. 너무 빠르면 스위치기어 구조에 전달되는 기계적 충격이 증가합니다.

고압 진공 회로 차단기에는 세 가지 메커니즘 유형이 널리 사용되며 각각 고유한 유지 관리 및 신뢰성 특성을 가지고 있습니다.

영구 자석 액추에이터는 커패시터 뱅크 스위칭 또는 아크로 공급 회로와 같이 높은 작동 빈도가 필요한 응용 분야의 실내 진공 회로 차단기에서 최근 몇 년 동안 상당한 시장 점유율을 얻었습니다. 기계적 마모 구성 요소가 거의 제거되어 유지 관리 간격이 연장되고 장기 신뢰성이 높아지기 때문입니다. 단점은 커패시터 뱅크 상태가 그 자체로 중요한 유지 관리 항목이 되어 안정적인 작동을 위해 적절한 저장된 에너지를 확인하기 위해 주기적인 정전 용량 및 ESR 측정이 필요하다는 점입니다.

과도 회복 전압 및 이것이 중전압 진공 회로 차단기의 중단 난이도를 결정하는 이유

과도 복구 전압(TRV)은 아크가 꺼졌지만 접촉 간격이 여전히 유전 강도를 재구축하는 짧은 기간 동안 전류 0 직후 중전압 진공 회로 차단기의 개방 접점에 나타나는 전압입니다. TRV가 갭의 유전 회복률보다 빠르게 상승하면 재점화가 발생하고 아크가 다시 시작됩니다. 따라서 TRV(RRRV, kV/μs 단위로 측정)의 피크 크기와 상승률은 단순히 오류 전류 크기가 아니라 특정 오류 조건을 중단하기가 얼마나 어려운지를 정의하는 핵심 매개변수입니다.

몇몇 네트워크 조건은 진공 차단기에 특히 심각한 TRV 특성을 생성합니다. 가공선 개폐기에서 수백 미터 떨어진 곳에서 발생하는 단선 오류는 선로의 진행파 동작으로 인해 매우 가파른 초기 TRV 상승을 생성하며, 이는 동일한 전류 수준에서 단자 오류에 대해 정격 차단기의 내력을 초과할 수 있습니다. IEC 62271-100은 정격 단락 전류의 다양한 백분율에 해당하는 특정 TRV 테스트 의무(T10, T30, T60, T100)를 정의합니다. 왜냐하면 TRV 파형은 오류 전류 수준에 따라 변경되기 때문입니다. 직관과는 반대로, 정격 단락 전류(T10/T30 듀티)의 10~30%에서 차단하는 것이 최대 정격 전류를 차단하는 것보다 더 어려운 경우가 많습니다. 전류가 낮을수록 공급 전압의 변화율(따라서 초기 TRV 기울기)이 가장 가파른 지점에서 사이클 초기에 소멸되는 더 작은 아크가 발생하기 때문입니다.

진공 차단기는 특히 낮은 전류 수준의 불안정으로 인해 자연 전류가 0이 되기 전에 아크가 꺼지는 전류 초핑이라는 관련 현상에 취약합니다. 유도 회로의 갑작스러운 전류 중단은 그 크기가 회로 유도 용량 대 정전 용량 비율의 제곱근을 곱한 초핑 전류 수준에 비례하는 전압 스파이크를 생성합니다. 변압기 및 모터 스위칭 애플리케이션의 경우 회로에 적절한 서지 억제 기능이 부족하면 전류 절단 과전압이 시스템 전압의 3~5배에 도달할 수 있습니다. 최신 구리-크롬 접점 재료는 초기 텅스텐 접점의 일반적인 10~15A에서 2~5A로 초핑 전류 레벨을 줄여 초핑 과전압을 크게 제한하지만 이 문제는 인덕턴스 대 정전용량 비율이 높은 회로와 관련된 문제로 남아 있습니다.

배전반 버스 배열 및 실내 진공 회로 차단기 사양 형성 방법

중전압 스위치기어 설치의 버스 배열은 근본적으로 내부 진공 회로 차단기가 수행해야 하는 작동 역할을 결정하며, 따라서 사양에서 어떤 성능 특성을 우선시해야 하는지를 결정합니다. 산업용 배전 변전소에서 가장 일반적인 구성인 간단한 단일 버스바 배열은 모든 회로 차단기를 인컴(변압기를 버스에 연결) 또는 피더(버스를 부하 회로에 연결) 역할에 배치합니다. 이 배열에서 차단기 간 식별은 중앙 보호 조정 과제이며 주요 사양 매개변수는 정격 단락 차단 전류와 인컴과 피더 보호 계전기 간의 선택 관계입니다.

높은 공급 연속성을 요구하는 유틸리티 및 대형 산업 변전소에서 흔히 사용되는 이중 버스바 배열은 스위칭 임무가 피더 차단기와 근본적으로 다른 버스 커플러 차단기와 버스 섹션 차단기를 도입합니다. 버스 커플러 차단기는 전류가 흐르고 잠재적으로 결함이 있는 버스를 닫아야 할 수도 있습니다. 이는 차단기가 피크 생성 전류를 견뎌야 하는 까다로운 닫힘 의무입니다. 여기서 정격 단락 투입 용량(Icm)은 접촉 접촉 순간의 비대칭 고장 전류와 동일한 피크 값으로 표현되는 관련 매개변수입니다. 일반적으로 50Hz에서 정격 대칭 차단 전류의 2.5배입니다. 차단 의무에 맞는 크기의 차단기는 사양 중에 두 값을 명시적으로 교차 확인하지 않으면 제작 의무 요구 사항을 충족하지 못할 수 있으므로 이러한 구별이 중요합니다.

H 배열 및 링 메인 구성은 추가적인 복잡성을 야기합니다. 차단기는 부하 시 부분 링 폐쇄 및 개방 링 재구성을 포함하여 모든 네트워크 상태에서 안전하게 작동할 수 있어야 합니다. IEC 62271-100 정격 정상 전류 및 정격 단시간 내전류(Icw)는 이러한 구성에서 매우 중요합니다. 버스 연결 차단기는 다른 보호 구역에 의한 다운스트림 오류 제거 중에 트립되지 않고 통과 오류 전류를 견뎌야 하는 동시에 연장된 기간 동안 연속적으로 전체 부하 전류를 전달할 수 있기 때문입니다. 우리는 형식 테스트 문서를 통해 완전히 검증된 정격 단시간 내전류로 Zhejiang Mingtuo에서 실내 진공 회로 차단기를 설계하므로 이 매개변수가 시스템 신뢰성에 직접적인 영향을 미치는 복잡한 버스 구성에서 자신 있게 사용할 수 있습니다.

실내 진공 회로 차단기의 절연 조정: 공기, 고체 및 가스 절연 중에서 선택

실내 진공 차단기의 경우 진공 차단기가 아크 소멸을 처리하지만 차단기 외부의 충전 부품의 상간 및 상간 절연은 개폐 장치의 물리적 크기, 환경 내성 및 장기 유지 관리 요구 사항에 큰 영향을 미치는 별도의 설계 영역입니다. 세 가지 단열 기술이 고압 실내 시장에서 경쟁하고 있으며, 이들 중 선택은 초기 구매 비용 이상의 실질적인 결과를 가져옵니다.

공기 단열재(AIS)

공기 절연 개폐 장치는 견고한 절연 표면을 따른 연면 거리와 야외를 통한 공간 거리를 주요 절연 매체로 사용합니다. 이 접근 방식은 잘 알려져 있으며 절연 매체를 특별히 취급할 필요가 없으며 충전부를 육안으로 검사할 수 있습니다. 단점은 크기입니다. 12kV에서 적절한 간격을 유지하려면 대략 125mm의 위상 대 접지 간격이 필요하며, 24kV에서는 270mm로 증가하여 공기 절연 패널이 물리적으로 커집니다. 절연체 표면의 오염(먼지, 응결, 염분 침전물)은 유효 연면 거리를 감소시키고 오염된 환경에서 플래시오버를 일으킬 수 있습니다. 따라서 공기 절연 실내 개폐 장치는 일반적으로 깨끗하고 기후가 제어되는 실내 변전소 환경으로 제한됩니다.

견고한 단열재(SIS / C-GIS 변형)

고체 절연 스위치기어는 활선 도체, 모선 및 종종 진공 차단기 접점을 에폭시 수지 또는 주조 수지 내에 캡슐화합니다. 그 결과, 응결, 오염 및 작은 동물 침입에 대한 저항력이 뛰어나고 동일한 공기 단열 설계보다 설치 공간이 훨씬 작은 패널이 탄생했습니다. 공간 및 환경 조건으로 인해 공기 단열이 불가능한 습한 열대 기후, 터널, 해양 플랫폼 및 도시 지하 변전소 설치에 견고한 단열재가 점점 더 선호되고 있습니다. 한계는 수리 가능성입니다. 고체 절연 어셈블리 내의 플래시오버는 일반적으로 수지를 복구 불가능하게 손상시키므로 공기 절연 부스바를 사용하여 청소하고 다시 코팅하는 대신 전체 모듈을 교체해야 합니다. 열 주기 및 부분 방전 스트레스 하에서 에폭시 수지의 노화도 서비스 중 부분 방전 모니터링을 통해 추적해야 하는 장기적인 문제입니다.

SF₆ 가스 단열재(GIS)

SF₆ 절연 스위치기어는 SF₆의 유전 강도가 대기압에서 공기의 약 2.5배에 달하는 유전 강도로 인해 중간 전압에서 모든 절연 기술 중 가장 작은 물리적 설치 공간을 달성합니다. 그러나 SF₆는 100년 동안 지구 온난화 지수가 CO2의 23,500배에 달하는 강력한 온실가스이며, 새로운 스위치기어 설치에 SF₆를 사용하는 것은 유럽 및 기타 관할권에서 증가하는 규제 압력에 직면해 있습니다. 청정 공기, 건조 공기 및 플루오로니트릴 기반 혼합물(다양한 제조업체의 g³ 및 청정 공기 기술 등)을 포함한 대체 가스는 이제 실내 중전압 스위치기어를 위한 SF₆ 없는 대안으로 사용할 수 있습니다. 그러나 이러한 대안은 설계 조정이 필요한 유전 및 열 특성이 다릅니다. 현재 30~40년의 사용 수명을 제공하도록 지정된 중압 진공 회로 차단기의 경우 SF₆ 규정의 궤적은 절연 기술 선택에 있어 정당한 요소입니다.

실내 진공 차단기 패널의 보호 계전기 통합 및 2차 배선 품질

중전압 스위치기어 패널의 작동 인텔리전스는 보호 계전기와 2차 배선에 있습니다. 이 영역은 진공 단속기의 물리적인 부분과는 완전히 별개이지만 시스템 신뢰성에도 똑같이 중요한 영역입니다. 실내 진공 회로 차단기는 완벽하게 작동하는 차단기 및 작동 메커니즘을 가질 수 있으며 보호 계전기가 트립 신호를 올바르게 발행하지 않거나 CT 보조 단자와 계전기 입력 사이의 2차 배선이 개방 회로이거나 저항이 높은 연결이 있는 경우 여전히 오류를 제거하지 못할 수 있습니다. 이러한 상호 의존성은 2차 회로의 시운전 및 유지 관리가 1차 스위칭 장비의 테스트와 동일하게 엄격해야 함을 의미합니다.

변류기(CT) 2차 회로에는 실내 스위치기어에서 작업하는 모든 유지보수 담당자가 이해해야 하는 특정 위험이 있습니다. CT 2차 회로는 1차 도체가 전류를 전달하는 동안 개방 회로가 되어서는 안 됩니다. CT 2차 권선은 1차 전류에 의해 설정된 암페어-회전 균형을 유지하려고 합니다. 2차 부담 없이 전체 기자력은 자속을 깊은 포화 상태로 유도하여 개방 단자 전체에 수 킬로볼트에 도달할 수 있는 전압 스파이크를 생성합니다. 이는 치명적인 감전을 일으키고 CT 절연체를 영구적으로 파괴하기에 충분합니다. 사용 중인 CT 근처에서 2차 배선 작업을 하기 전에 릴레이 입력 단자뿐만 아니라 전용 단락 링크를 사용하여 CT 단자 블록에서 CT 2차 배선을 단락해야 합니다.

중전압 진공 회로 차단기와 함께 사용되는 최신 수치 보호 계전기에는 실제로 자주 활용되지 않는 광범위한 자체 모니터링 및 이벤트 기록 기능이 통합되어 있습니다. 모든 릴레이 트립, 알람 및 바이너리 입력 상태 변경은 타임스탬프가 찍혀 밀리초 단위로 릴레이의 이벤트 로그에 저장됩니다. 오류 발생 후 이 데이터는 어떤 요소가 먼저 선택되었는지, 자동 재폐쇄 작동 여부, 차단기의 보조 접점 피드백이 예상 시간 내에 성공적인 개방을 확인했는지 여부 등 보호 작동 시퀀스의 정확한 재구성을 제공합니다. 사고 이후뿐만 아니라 예정된 유지 관리의 일부로 릴레이 이벤트 로그를 체계적으로 검토하면 열화되는 CT 회로, 작동 메커니즘의 코일 저항 변경 또는 릴레이 설정 드리프트가 보호 오류를 일으키기 전에 조기에 식별할 수 있습니다.

커패시터 뱅크 및 모터 스위칭: 표준 정격 실내 진공 회로 차단기가 처리할 수 없는 특정 임무

중전압 네트워크 내의 모든 스위칭 임무가 동일한 것은 아니며, 두 가지 부하 유형(커패시터 뱅크 및 대형 모터)은 실내 진공 회로 차단기에 결함 중단과 구별되며 경우에 따라 오류 중단보다 더 까다로운 스위칭 스트레스를 가합니다. IEC 62271-100은 특정 정격 임무를 정의하여 이 문제를 해결합니다. 커패시터 스위칭을 위한 C1 및 C2, 모터 스위칭을 위한 E1 및 E2. C2 및 E2는 표준 단락 테스트 이상의 형식 테스트 검증이 필요한 더 까다로운 조건을 나타냅니다.

커패시터 뱅크 스위칭은 닫힐 때 고주파 돌입 전류를 생성하며, 피크 크기와 주파수는 커패시터 뱅크 크기와 소스와 커패시터 사이의 인덕턴스에 따라 달라집니다. 백투백 커패시터 뱅크 스위칭(다른 뱅크에 이미 전원이 공급된 상태에서 한 뱅크를 닫는 것)은 가장 심각한 경우입니다. 이미 충전된 커패시터가 매우 낮은 임피던스를 통해 들어오는 뱅크로 방전되어 300Hz ~ 수 킬로헤르츠의 주파수에서 정격 전류의 20~100배에 도달할 수 있는 돌입 전류를 생성하기 때문입니다. 표준 차단기는 이 임무에 대해 테스트되지 않았습니다. 검증된 돌입 전류 및 주파수 성능을 갖춘 C2 등급 실내 진공 회로 차단기가 필요합니다. 예상 돌입 전류가 C2 정격 용량을 초과하는 설치에서 돌입 전류를 제한하기 위해 폐쇄 저항기 또는 사전 삽입 인덕터가 회로에 추가되는 경우가 있습니다.

모터 스위칭은 다른 스트레스 패턴을 부과합니다. 개방 시 모터의 회전 자기장은 기계 속도가 느려짐에 따라 감소하는 주파수에서 전압을 유지합니다. 빠른 자동 재폐로 또는 전송 스위칭 방식에서 발생하는 것처럼 재폐로 시 소스 측 전압과 모터의 역기전력이 위상이 다른 경우 개방 접점의 순간 전압은 정격 전압의 두 배를 초과할 수 있습니다. 다중 재점령 시나리오에서 역위상 스위칭 또는 전압 상승이라고 하는 이 조건은 차단기가 빈번한 모터 스위칭에 적용되는 E2 듀티 등급이 아닌 경우 진공 차단기 엔벨로프를 손상시킬 수 있습니다. Zhejiang Mingtuo는 커패시터 뱅크 또는 모터 피더 작업을 위해 중압 진공 회로 차단기를 지정하는 고객을 위한 애플리케이션별 지침을 제공하여 선택한 장치가 일반적인 오류 차단 정격에만 의존하기보다는 실제 스위칭 조건에 대해 적절한 IEC 듀티 정격을 전달하도록 보장합니다.