회로차단기

Circuit breaker
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관련 항목
전기 설비
지역 또는 국가별 배선 관행
전기설비의 규정
케이블 및 액세서리
스위칭 및 보호 장치
회로 차단기
전자 기호
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저전압(1,000V 미만) 배전 스위치기어를 위한 공기 회로 차단기
2극 미니어처 회로 차단기
1극 미니어처 회로 차단기 4개

회로 차단기는 과전류 또는 단락으로 인한 전기 회로의 손상으로부터 전기 회로를 보호하도록 설계된 전기 안전 장치다.장비를 보호하고 화재 위험을 방지하기 위해 전류 흐름을 차단하는 것이 기본 기능이다.한 번 작동한 다음 교체해야 하는 퓨즈와 달리 회로 차단기를 재설정(수동 또는 자동)하여 정상 작동을 재개할 수 있다.

회로 차단기는 저전류 회로나 개별 가전을 보호하는 소형 장치부터 도시 전체에 공급되는 고전압 회로를 보호하도록 설계된 대형 개폐기에 이르기까지 다양한 크기로 제작된다.회로 차단기의 일반적인 기능, 즉 퓨즈는 결함이 있는 시스템에서 전력을 자동으로 제거하는 수단으로서 OCPD(과전류 보호 장치)로 약칭되는 경우가 많다.

오리진스

초기 형태의 회로 차단기는 토마스 에디슨이 1879년 특허 출원에서 설명했지만, 그의 상용 전원 분배 시스템은 퓨즈를 사용했다.[1]우발적인 단락과 과부하로부터 조명 회로 배선을 보호하는 것이 목적이었다.현재 사용되고 있는 것과 유사한 현대적인 소형 회로 차단기는 1924년 브라운, 보베리 & 시이에에 의해 특허를 받았다.BBC에 회사를 매각한 엔지니어 휴고 스토츠는 DRP(Deutches Reichspatent) 458392의 발명가로 인정받았다.[2]스토츠의 발명은 오늘날까지 가정용 부하 센터에서 흔히 사용되는 현대식 열자기 차단기의 선구자였다.

다중 발전기 선원을 전기 그리드로 상호 연결하려면 전압 정격 증가와 네트워크에 의해 생성되는 증가하는 단락 전류를 안전하게 차단할 수 있는 능력이 증가한 회로 차단기의 개발이 필요했다.간단한 공기 차단 수동 스위치는 고전압을 방해할 때 위험한 호를 생성했다. 이러한 호는 오일 밀폐 접점에 영향을 주었고, 호를 냉각하고 방해하기 위해 가압된 공기 또는 가압된 오일의 방향 흐름을 사용하는 다양한 형태였다.1935년까지 볼더 댐 프로젝트에서 특수하게 건설된 회로 차단기는 AC 전원 주파수의 세 사이클에서 최대 2,500 MVA의 결함을 방해하기 위해 8개의 직렬 차단기와 가압 오일 흐름을 사용했다.[3]

작전

모든 회로차단기 시스템은 그 작동에서 공통적인 특징을 가지고 있지만 세부사항은 전압 등급, 전류 정격 및 회로차단기 유형에 따라 상당히 다르다.

회로 차단기는 먼저 고장 상태를 감지해야 한다.소형 주전원 및 저전압 회로 차단기의 경우 대개 장치 자체 내에서 이 작업을 수행한다.전형적으로 전류의 가열 또는 자기 효과가 사용된다.큰 전류 또는 고전압의 회로 차단기는 일반적으로 고장 상태를 감지하고 개방 메커니즘을 작동하기 위해 보호 릴레이 파일럿 장치와 함께 배치된다.일부 고전압 회로 차단기는 전류 변압기, 보호 계전기 및 내부 제어 전원으로 자급자족하지만 이러한 전원에는 일반적으로 배터리와 같은 별도의 전원이 필요하다.

고장이 감지되면 회로 차단기 접점이 개방되어 회로를 차단해야 한다. 이는 일반적으로 차단기에 포함된 기계적 저장 에너지(예: 스프링 또는 압축 공기)를 사용하여 접점을 분리한다.회로 차단기는 또한 열팽창 또는 자기장과 같은 접점을 분리하기 위해 고장으로 인한 높은 전류를 사용할 수 있다.소형 회로 차단기에는 일반적으로 부하를 끄거나 트립된 차단기를 재설정하는 수동 제어 레버가 있는 반면 대형 장치는 솔레노이드를 사용하여 메커니즘을 트립하고 전기 모터를 사용하여 스프링에 에너지를 복원한다.

회로차단기 접점은 과도한 가열 없이 부하 전류를 운반해야 하며, 회로를 차단(개방)할 때 발생하는 아크의 열도 견뎌야 한다.접점은 구리 또는 구리 합금, 은 합금 및 기타 높은 전도성 물질로 만들어진다.접점의 사용 수명은 전류를 방해하는 동안 아크 발생으로 인한 접점 물질의 침식으로 제한된다.소형 및 금형 케이스 회로 차단기는 일반적으로 접점이 마모되면 폐기되지만 전원 회로 차단기와 고전압 회로 차단기에는 교체 가능한 접점이 있다.

고전류 또는 전압이 중단되면 호가 생성된다.호 길이는 일반적으로 전압에 비례하는 반면 강도(또는 열)는 전류에 비례한다.이 호는 콘택트 사이의 간극이 회로의 전압을 다시 견딜 수 있도록 제어된 방식으로 억제, 냉각 및 꺼져야 한다.다른 회로 차단기는 아크가 형성되는 매질로 진공, 공기, 절연 가스 또는 오일을 사용한다.호를 끄는 방법은 다음과 같다.

  • 호 연장 또는 꺾기
  • 집중 냉각(제트 챔버 내)
  • 부분 호로 분할
  • 제로 포인트 쿼리(AC 파형의 제로 전류 시간 교차 시 컨택트가 열려 개방 시 로드 전류가 효과적으로 차단됨)제로 크로싱은 라인 주파수의 두 배, 즉 50Hz의 경우 초당 100회, 60Hz AC의 경우 초당 120회)에서 발생한다.
  • DC 회로의 접점과 병렬로 캐패시터를 연결한다.

마지막으로 고장 조건이 해결되면 접점을 다시 닫아 중단 회로에 전원을 복구해야 한다.

아크 중단

저전압 미니어처 회로 차단기(MCB)는 호를 끄기 위해 공기만 사용한다.이 회로 차단기에는 호를 나누고 냉각시키는 상호 절연 평행 금속 판이 쌓여 있는 이른바 아크 슈트가 들어 있다.호를 더 작은 호로 나누면 호 전압이 증가하는 동안 호가 냉각되며 회로 차단기를 통해 전류를 제한하는 추가 임피던스 역할을 한다.접점 근처의 전류 운반 부품은 자석 블로아웃 코일 또는 영구 자석도 호를 호 슈트로 꺾을 수 있지만(더 높은 정격을 위해 회로 차단기에 사용됨) 전류 경로의 자력에 의해 호를 호 슈트로 쉽게 변형시킬 수 있다.아크 슈트의 플레이트 수는 회로 차단기의 단락 정격과 공칭 전압에 따라 달라진다.

더 큰 정격에서, 오일 회로 차단기는 호를 통해 오일 분사기를 폭파하기 위해 일부 오일의 기화에 의존한다.[4]

가스(보통 6불화황) 회로차단기는 자기장을 이용해 호를 늘린 다음, 황 6불화황(SF)6의 유전강도에 의존하여 늘어난 호를 수축시킨다.

진공 회로 차단기는 아크가 최소(접점 물질 이외에는 이온화할 것이 없기 때문에)이다.호는 매우 적은 양(2–3 mm(0.08–0.1 in))으로 늘어나면 가라앉는다.진공 회로 차단기는 38,000V에 이르는 최신 중전압 스위치 기어에서 자주 사용된다.

공기 회로 차단기는 압축 공기를 사용하여 호를 방출하거나, 또는 접점이 밀봉된 작은 챔버로 빠르게 회전하여 외부 공기가 빠져나가 호를 방출할 수 있다.

회로 차단기는 일반적으로 모든 전류를 매우 빠르게 종료할 수 있다. 일반적으로 호는 장치의 나이와 구조에 따라 메커니즘이 트립된 후 30ms에서 150ms 사이에 꺼진다.최대 전류 값과 통과 에너지는 회로 차단기의 품질을 결정한다.

단락

회로 차단기는 운반할 것으로 예상되는 정상 전류와 안전하게 차단할 수 있는 최대 단락 전류에 의해 모두 정격된다.이 후자의 수치는 차단기의 방해 용량(AIC)이다.

단락 조건에서 계산되거나 측정된 최대 예상 단락 전류는 회로의 정상 정격 전류의 여러 배가 될 수 있다.큰 전류를 차단하기 위해 전기 접점이 열리면 개방된 접점 사이에 호가 형성되는 경향이 있어 전류가 계속 흐를 수 있다.이 조건은 전도성 이온화 가스와 용융 또는 기화 금속을 발생시킬 수 있으며, 이는 호가 더 지속되거나 추가적인 단락을 발생시킬 수 있으며, 잠재적으로 회로 차단기와 그 장치가 설치된 장비의 폭발을 야기할 수 있다.따라서 회로 차단기는 호를 분할 및 소등하기 위해 다양한 기능을 통합해야 한다.

차단기가 차단할 수 있는 최대 단락 전류는 시험에 의해 결정된다.차단기의 방해 용량 정격보다 예상 단락 전류가 높은 회로에 차단기를 적용하면 차단기가 고장을 안전하게 차단하지 못할 수 있다.최악의 경우 차단기가 고장을 성공적으로 차단할 수 있지만 재설정할 때만 폭발할 수 있다.

일반적인 국내 패널 회로 차단기는 6kA(6000A) 단락 전류를 차단하도록 정격한다.

제어 회로 또는 소형 기기를 보호하기 위해 사용되는 소형 회로 차단기는 패널 보드에서 사용할 수 있는 충분한 방해 용량이 없을 수 있다. 이러한 회로 차단기를 분배형 회로 차단기와 구별하기 위해 "보조 회로 보호기"라고 한다.

표준 전류 정격

트립 시간 대 공칭 전류의 배수로서 전류까지의 시간

회로 차단기는 다양한 정격 범위를 커버하기 위해 선호되는 숫자의 시스템을 사용하여 표준 크기로 제조된다.소형 회로 차단기는 고정된 트립 설정이 있다. 작동 전류 값을 변경하려면 전체 회로 차단기를 변경해야 한다.대형 회로 차단기는 조정 가능한 트립 설정을 가질 수 있어 표준화된 요소를 적용할 수 있지만 보호를 개선하기 위한 설정이 있다.예를 들어, 400암페어 "프레임 크기"의 회로 차단기는 공급 케이블을 보호하기 위해 300암페어에서만 작동하도록 과전류 감지 설정을 할 수 있다.

저전압 배전 회로 차단기의 경우 국제 표준 IEC 60898-1은 정격 전류를 차단기가 연속적으로 전달하도록 설계된 최대 전류로 정의한다.일반적으로 정격 전류에 사용할 수 있는 선호 값은 1A, 2A, 4A, 6A, 10A, 13A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A, 80A, 100A,[5] 125A이다.회로 차단기는 문자로 접두사 앞에 정격 전류(암페어)로 라벨을 표시하며, 이는 회로 차단기가 정격 전류의 배수로 표현되는 의도적인 시간 지연 없이 트립되는 순간 트립 전류를 나타낸다.

유형 순간 트립 전류
B 3-5배 정격 전류 In 예를 들어 10A 장치가 30-50A에서 트립됨
C 5번에서n 10번 나
D 10n~20배
K 8n~12배

정상 작동 시 단기간(약 400ms ~ 2초) 전류 피크를 자주 발생시키는 부하 보호를 위해.

Z 10초 단위로 2 3배n.

반도체 소자 또는 전류 변압기를 사용한 측정 회로와 같은 부하 보호를 위해 사용.

회로 차단기는 또한 그들이 방해할 수 있는 최대 고장 전류로 정격된다. 예를 들어 대형 상업용 건물 분배 시스템에서 발견되는 높은 단락 전류를 발생시킬 가능성이 없는 시스템에 더 경제적인 장치를 사용할 수 있다.

미국에서는 건물용 회로 차단기 장비에 대해 시리즈 등급(또는 "통합 장비 등급")이라고 불리는 장비 등급을 승인한다.산업용 또는 전기용 전원 회로 차단기와 중전압 및 고전압 회로 차단기는 C37 시리즈의 ANSI 또는 IEEE 표준에 따라 설계 및 시험한다.예를 들어, 표준 C37.16에는 600 - 5000암페어 범위에서 전원 회로 차단기에 대해 선호하는 프레임 크기 전류 정격이 나열되어 있다.이러한 차단기의 트립 전류 설정 dn 시간 전류 특성은 일반적으로 조정할 수 있다.

개폐기어나 변전소 및 발전소에 사용되는 중·고전압 회로 차단기의 경우 일반적으로 표준 프레임 크기가 상대적으로 적게 제조된다.이러한 회로 차단기는 대개 별도의 보호 계전기 시스템에 의해 제어되며, 조절 가능한 트립 전류와 시간 설정을 제공하고 더 복잡한 보호 체계를 허용한다.

종류들

ABB가 제조한 1250 A 공기 회로 차단기의 전면 패널.이 저전압 전원 회로 차단기는 서비스를 위해 하우징에서 인출할 수 있다.트립 특성은 전면 패널의 DIP 스위치를 통해 구성할 수 있다.

회로 차단기는 전압 등급, 시공 유형, 중단 유형 및 구조 특성과 같은 특징에 따라 많은 분류가 가능하다.

저전압

저전압(1,000VAC 미만) 유형은 국내, 상업 및 산업용 애플리케이션에서 흔히 볼 수 있으며, 다음을 포함한다.

  • 소형 회로 차단기(MCB)—최대 125A의 정격 전류.트립 특성은 일반적으로 조정할 수 없다.열 또는 열자성 작동.위에서 설명한 차단기는 이 범주에 속한다.
  • MCCB(Molded Case Circuit Breaker)—최대 1,600A의 정격 전류.열 또는 열자성 작동.트립 전류는 더 큰 정격으로 조정할 수 있다.
  • 저전압 전원 회로 차단기는 저전압 배전반 또는 개폐기 캐비닛의 멀티티어에 장착할 수 있다.

저전압 회로 차단기의 특성은 IEC 947과 같은 국제 표준에 의해 제시된다.이러한 회로차단기는 개폐기를 분해하지 않고도 분리 및 교체가 가능한 배출 인클로저에 설치되는 경우가 많다.

대형 저전압 금형 케이스와 전원 회로 차단기에는 리모컨으로 개폐할 수 있도록 전기 모터 작동기가 있을 수 있다.이는 대기 전력을 위한 자동 트랜스퍼 스위치 시스템의 일부를 형성할 수 있다.

저전압 회로 차단기는 지하철 노선용 DC와 같은 직류(DC) 애플리케이션용으로도 만들어진다.직류에는 호가 연속적이기 때문에 특별한 차단기가 필요하다. 각 반주기마다 나가는 경향이 있는 AC 호와 달리 직류 회로 차단기에는 호를 빠르게 연장하는 자기장을 생성하는 블로아웃 코일이 있다.소형 회로 차단기는 장비에 직접 설치하거나 차단기 패널에 배치한다.

미니어처 회로 차단기 내부

DIN 레일 장착 열자성 미니어처 회로 차단기는 유럽 전역의 현대 국내 소비 장치와 상용 전기 배전반에서 가장 보편적인 스타일이다.설계에는 다음과 같은 구성 요소가 포함된다.

  1. 액추에이터 레버 - 회로 차단기를 수동으로 트립하고 재설정하는 데 사용또한 회로 차단기 상태(On 또는 Off/Triped)도 표시한다.대부분의 차단기는 레버를 "ON" 위치에 고정하거나 잠가도 트립이 가능하도록 설계되어 있다.이를 "자유여행" 또는 "긍정적 트립" 운전이라고 부르기도 한다.
  2. 액추에이터 메커니즘 - 접점을 서로 연결하거나 분리하십시오.
  3. 접점 - 만질 때 전류 허용 및 분리 시 전류 차단
  4. 터미널
  5. 바이메탈 스트립 - 더 작고 장기적인 과전류에 대응하여 접점을 분리
  6. 보정 나사 - 제조자가 조립 후 장치의 트립 전류를 정밀하게 조정할 수 있다.
  7. 솔레노이드 - 높은 과전류에 반응하여 접점을 빠르게 분리
  8. 호 구분자/확장기

솔리드 스테이트

디지털 회로 차단기로도 알려진 솔리드 스테이트 회로 차단기는 전기 회로 차단기 기술을 기계 수준에서 벗어나 전기 회로로 발전시킬 수 있는 기술 혁신이다.이는 회로의 분율(마이크로초), 회로 부하에 대한 더 나은 모니터링 및 수명 연장 등과 같은 몇 가지 이점을 보장한다.[6]

자석

자기 회로 차단기는 전류에 따라 당김력이 증가하는 솔레노이드(전자석)를 사용한다.특정 설계는 솔레노이드의 설계 외에 전자기력을 사용한다.회로 차단기 접점은 래치에 의해 닫혀 있다.솔레노이드의 전류가 회로 차단기의 정격 이상으로 증가하면 솔레노이드의 당김이 래치를 해제하여 스프링 작용에 의해 접점이 열릴 수 있다.그들은 미국에서 가장 흔하게 사용되는 회로 차단기다.

열자성

SHT 포함 시린 전기 MCCB

열자성 회로 차단기는 유럽의 대부분의 배전반과 배선 구성이 유사한 국가에서 발견되는 유형으로, 전자석이 전류의 큰 서지(단락 회로)에 즉각적으로 반응하는 것과 덜 극단적이지만 장기적인 과전류에 반응하는 바이메탈 스트립에 모두 통합되어 있다.조건들회로 차단기의 열 부분은 더 큰 과전류에서 회로 차단기를 더 빨리 트립하지만 더 작은 과부하가 더 오랜 시간 동안 지속될 수 있는 시간 응답 기능을 제공한다.이를 통해 모터 또는 기타 비저항 부하가 켜질 때 발생하는 것과 같은 단전류 스파이크를 허용한다.단락 회로 중 매우 큰 과전류를 가진 자성 소자는 의도적인 추가 지연 없이 회로 차단기를 트립한다.[7]

자기 유체

자기 유압 회로 차단기는 솔레노이드 코일을 사용하여 접점을 열기 위한 작동력을 제공한다.자력-유압 차단기는 점성 유체를 이용한 유압 시간 지연 기능을 내장하고 있다.스프링은 전류가 차단기 정격을 초과할 때까지 노심을 구속한다.과부하 시 솔레노이드 운동 속도는 유체에 의해 제한된다.이 지연은 모터 시동, 전원 공급 장치 등에 대해 정상 작동 전류를 초과하는 짧은 전류 서지를 허용한다.단락 전류는 코어 위치와 상관없이 래치를 해제할 수 있는 충분한 솔레노이드 힘을 제공하여 지연 기능을 우회한다.주변 온도는 시간 지연에는 영향을 미치지만 자기 차단기의 현재 정격에는 영향을 미치지 않는다.[8]

1000V 이상의 회로에 적용되는 대형 전원 회로 차단기는 접촉 작동 메커니즘에 유압 요소를 통합할 수 있다.유압 에너지는 펌프에 의해 공급되거나 축전지에 저장될 수 있다.이것들은 오일이 아크 소화 매체인 오일 충전 회로 차단기와 구별되는 유형을 형성한다.[9]


일반 여행(갱어)

3상 장치 공급을 위한 3극 공통 트립 차단기이 차단기는 등급이 2A이다.

회로 차단기는 한 회로의 고장으로부터 여러 회로의 동시 차단 기능을 제공하기 위해 그룹화된 어셈블리로 제작될 수 있다.이는 3상 시스템에 대한 매우 일반적인 요구 사항이며, 여기서 파손은 3극 또는 4극(고체 또는 개폐 중성)일 수 있다.일부 제조업체는 필요에 따라 단상 차단기 그룹이 상호 연결될 수 있도록 갱킹 키트를 만든다.

분할상 공급이 일반적인 미국에서는 둘 이상의 활선 도체가 있는 분기 회로에서는 각 활선 도체를 차단기 폴로 보호해야 한다.폴 트립 시 모든 활선 도체가 중단되도록 하려면 "공통 트립" 차단기를 사용해야 한다.이러한 장치에는 한 케이스 내에 두 개 또는 세 개의 트립 메커니즘이 포함될 수 있으며, 또는 작은 차단기의 경우 작동 핸들을 통해 폴을 외부적으로 결합할 수 있다.2극 공통 트립차단기는 240V 부하(주요 가전제품 또는 추가 배전반 포함)가 두 개의 전원선에 걸쳐 있는 120/240볼트 시스템에서 흔히 발생한다.3극 공통 트립차단기는 일반적으로 대형 모터 또는 추가 배전반에 3상 전력을 공급하는데 사용된다.

전원 및 중립에는 별도의 회로 차단기를 사용해서는 안 된다. 전원 도체가 연결되어 있는 동안 중립이 분리되면 회로에 전원이 공급되지 않는(어플라이언스가 작동하지 않음) 매우 위험한 상태가 발생하지만, 전선은 계속 켜져 있고 다른 사람이 전원 와이어를 만지면 일부 잔류 전류 장치(RCD)가 트립되지 않을 수 있기 때문이다.(일부 RCD는 트립을 위해 전력을 필요로 하기 때문이다.)중립 와이어 전환이 필요할 때 일반적인 트립 차단기만 사용해야 하는 이유다.

션트립 단위

션트립 장치는 일반 차단기와 유사하게 나타나고 움직이는 액추에이터는 일반 차단기 메커니즘에 '갱킹'되어 유사한 방식으로 함께 작동하지만, 션트립은 일반적으로 국소 주전압 또는 DC가 아닌 외부 정전압 신호에 의해 작동되도록 의도된 솔레노이드다.이것들은 화재나 홍수 경보와 같은 고위험 사건이 발생하거나 과전압 감지 같은 다른 전기적 조건이 발생했을 때 전력을 차단하는 데 종종 사용된다.분로 트립은 표준 차단기의 사용자 장착 부속품이거나 회로 차단기의 일체형 부품으로 공급될 수 있다.

중전압

모터 제어 큐비클에 장착된 Siemens 공기 회로 차단기

1 - 72 kV 정격의 중전압 회로 차단기는 실내 사용을 위해 금속으로 닫힌 개폐 장치 라인 업으로 조립하거나 변전소에 야외에 설치된 개별 구성품일 수 있다.공기차단 회로차단기는 실내 응용을 위해 오일이 채워진 장치를 대체했지만, 현재는 진공 회로차단기(최대 약 40.5kV)로 자체 교체되고 있다.아래에 설명한 고전압 회로 차단기와 마찬가지로 전류 변압기를 통해 작동하는 전류 감지 보호 계전기에도 의해 작동된다.MV 차단기의 특성은 IEC 62271과 같은 국제 표준에 의해 제시된다.중전압 회로 차단기는 내장된 열전류 또는 자기 과전류 센서에 의존하는 대신 거의 항상 별도의 전류 센서와 보호 릴레이를 사용한다.

중전압 회로 차단기는 호를 끄는 데 사용되는 매체로 분류할 수 있다.

  • 진공 회로 차단기 -정격 전류는 최대 6,300A이고 발전기 회로 차단기 애플리케이션(최대 16,000A & 140kA)의 경우 높음.이러한 차단기는 진공 용기인 "병"에서 호를 만들고 소화하는 것으로 전류를 방해한다.장수 벨로우즈는 접점이 분리되어야 하는 6-10mm를 이동하도록 설계되어 있다.이러한 전압은 일반적으로 약 40,500V까지 적용되며,[10] 이는 전력 시스템의 중전압 범위에 해당한다.진공 회로 차단기는 다른 회로 차단기에 비해 분해작업 사이의 기대 수명이 길다.게다가 그들의 지구 온난화 잠재력은 SF6 회로 차단기보다 훨씬 낮다.
  • 공기 회로 차단기—발전기 회로 차단기의 정격 전류 최대 6,300A 이상.트립 특성은 구성 가능한 트립 임계값 및 지연을 포함하여 완전히 조정 가능한 경우가 많다.일부 모델은 일체형 전자 트립 유닛을 통해 마이크로프로세서를 제어하지만, 일반적으로 전자적으로 제어된다.유지보수가 용이하도록 차단기가 배출 외함에 배치되어 있는 대형 산업 공장의 주 전원 분배에 자주 사용된다.
  • SF6 회로 차단기는 유황 육불화 가스로 채워진 챔버의 호를 끈다.

중전압 회로 차단기는 특히 실외 스위치야드에서 버스 바 또는 와이어에 볼트 연결로 회로에 연결될 수 있다.개폐기 라인업에서 중전압 회로 차단기는 흔히 견인 구조로 제작되어 전동기 작동 또는 수동 크랭킹 메커니즘을 사용하여 차단기를 인클로저에서 분리할 수 있도록 전원 회로 연결을 방해하지 않고 차단기를 제거할 수 있다.

고전압

주요 기사:고전압 개폐 장치
단상 소련/러시아 110kV 오일 회로 차단기 3개
400kV SF6 라이브 탱크 회로 차단기

전력 전송 네트워크는 고전압 차단기에 의해 보호되고 제어된다.고전압의 정의는 다양하지만 송전 작업에서는 국제전기기술위원회(IEC)의 최근 정의에 따라 보통 72.5kV 이상으로 생각된다.고전압 차단기는 거의 항상 솔레노이드로 작동하며, 전류 감지 보호 릴레이는 전류 변압기를 통해 작동된다.변전소에서 보호 계전기 계획은 복잡할 수 있으며, 다양한 유형의 과부하 또는 접지 결함으로부터 장비와 버스를 보호할 수 있다.

고전압 차단기는 호를 끄는 데 사용되는 매체에 의해 크게 분류된다.

기름 유출 방제에 대한 환경적, 비용적 우려 때문에 대부분의 새로운 차단기는 호를 끄기 위해 SF6 가스를 사용한다.

회로 차단기는 차단 메커니즘을 포함하는 인클로저가 라인 전위에 있는 라이브 탱크 또는 인클로저가 접지 전위에 있는 데드 탱크로 분류할 수 있다.고전압 AC 회로 차단기는 최대 765kV의 정격으로 일상적으로 사용할 수 있다. 2011년 11월 지멘스에 의해 1,200kV 차단기가 출시되었고,[11] 이듬해 4월 ABB가 출시되었다.[12]

전송 시스템에 사용되는 고전압 회로 차단기는 3상 라인의 단일 극이 트립되도록 배치될 수 있다. 일부 고장의 경우 이는 시스템 안정성과 가용성을 향상시킨다.

고전압 직류 회로 차단기는 2015년 현재도 연구 분야다.그러한 차단기는 HVDC 전송 시스템을 상호 연결하는 데 유용할 것이다.[13]

육불화 황(SF)6 고전압

주요 기사:육불화 황 회로 차단기

육불화 유황 회로 차단기는 유황 육불화 가스로 둘러싸인 접점을 이용하여 호를 취하한다.그것들은 변속기 레벨 전압에 가장 자주 사용되며, 소형 가스 절연 스위치 기어로 통합될 수 있다.한랭 기후에서는6 SF 가스의 액화 때문에 회로 차단기의 추가 가열 또는 디레이팅이 필요할 수 있다.

회로 차단기(DCB) 분리

차단 회로차단기(DCB)는 2000년에[14] 도입되었으며, SF-차단기를6 본떠 만든 고전압 회로차단기다.차단 챔버에 분리 기능이 통합되어 별도의 단로기가 필요 없는 기술 솔루션을 제시한다.이는 개방 차단 스위치 주 접점의 유지보수가 2-6년마다 필요한 반면, 현대의 회로 차단기는 유지보수가 15년이기 때문에 가용성이 증가한다.DCB 솔루션을 구현하면 별도의 단로기가 없어 변전소 내 공간 요구사항이 감소하고 신뢰성이 높아진다.[15][16]

변전소의 설계와 엔지니어링을 간소화하는 것은 물론, 변전소의 필요 공간을 더욱 줄이기 위해, 광섬유 전류 센서(FOCS)를 DCB와 통합할 수 있다.통합형 FOCS가 장착된 420kV DCB는 재료가 감소하고 추가적인 절연 매체가 없어 단로기와 전류 변압기가 있는 기존 탱크 차단기 용액에 비해 50% 이상 변전소 설치 공간을 줄일 수 있다.[17]

이산화탄소(CO2) 고전압

2012년 ABB는 이산화탄소를 매개로 호를 끄는 75kV 고압 차단기를 선보였다.이산화탄소 차단기는 SF6 브레이커와 동일한 원리로 작동하며 차단 회로 브레이커로도 제작할 수 있다.SF에서6 CO로2 전환하면 제품 수명주기 동안 CO2 배출량을 10톤 줄일 수 있다.[18]

"스마트" 회로 차단기

몇몇 회사들은 전자제품을 통해 가전제품에 대한 모니터링을 추가하거나 차단기를 원격으로 모니터링하기 위해 디지털 회로 차단기를 사용하는 것을 검토해왔다.미국의 전력회사들은 전기 그리드 부하가 높은 기간 동안 전기 자동차 충전을 잠재적으로 끌 뿐만 아니라 가전제품을 켜고 끄는 기술의 사용을 검토해왔다.연구와 테스트를 받고 있는 이 장치들은 스마트폰 앱이나 다른 수단을 통해 집의 전기 사용을 감시할 수 있는 무선 기능을 가지고 있을 것이다.[19]

기타 차단기

과전류 보호 기능이 있는 잔류 전류 회로 차단기

다음과 같은 유형은 별도 기사에 기술되어 있다.

  • 과전류 장치를 트립하기에 너무 작은 접지 결함에 대한 차단기:
    • 잔류 전류 장치(RCD) 또는 잔류 전류 회로 차단기(RCCB) — 전류 불균형을 감지하지만 과전류 보호를 제공하지 않는다.미국과 캐나다에서는 이를 접지 고장 회로 간섭기(GFCI)라고 부른다.
    • 과전류 보호(RCBO) 기능을 갖춘 잔류 전류 회로 차단기 — RCD와 MCB의 기능을 하나의 패키지에 결합한다.미국과 캐나다에서는 이를 GFCI 차단기라고 부른다.
    • ELCB(Earth Leak Circuit Breaker) — 불균형을 감지하기보다는 접지선의 전류를 직접 감지한다.그들은 지상의 사람을 통해서나 배관을 통해서와 같은 다른 경로로 전류가 지구로 되돌아가는 위험한 상태를 감지할 수 없기 때문에 더 이상 새로운 시설에서 볼 수 없다.(영국에서는 VOELCB라고도 한다.)
  • 은둔자 — 지연 후 자동으로 닫히는 회로 차단기의 일종.이는 단기간 고장이 지속적인 정전을 야기하지 않도록 하기 위해 오버헤드 전력 분배 시스템에 사용된다.
  • 폴리스위치(폴리퓨즈) — 일반적으로 회로 차단기가 아니라 자동으로 리셋되는 퓨즈로 설명되는 작은 장치.

참고 항목

참조

  1. ^ 로버트 프리델과 폴 이스라엘, 에디슨의 전등: 발명품의 전기, 럿거스 대학 출판부, 뉴브런즈윅 뉴저지 미국,1986년 ISBN0-8135-1118-6 페이지 65-66
  2. ^ ""1920-1929 Stotz miniature circuit breaker and domestic appliances", ABB, 2006-01-09, accessed 4 July 2011". Archived from the original on 2013-10-29. Retrieved 2011-07-04.
  3. ^ Flurscheim, Charles H., ed. (1982). "Chapter 1". Power Circuit Breaker Theory and Design (Second ed.). IET. ISBN 0-906048-70-2.
  4. ^ Weedy, B. M. (1972). Electric Power Systems (Second ed.). London: John Wiley and Sons. pp. 428–430. ISBN 0-471-92445-8.
  5. ^ "What is an MCB and how does it work?". Consumer Unit World. 16 September 2016. Archived from the original on 11 July 2018. Retrieved 11 July 2018.
  6. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2022-01-25. Retrieved 2018-11-14.{{cite web}}: CS1 maint: 타이틀로 보관된 사본(링크)
  7. ^ John Matthews 소개 1993 0442008740페이지
  8. ^ Hwaiyu Geng, 데이터 센터 핸드북, John Wiley & Sons,2014 페이지 542
  9. ^ G R Jones (edd), 전기 엔지니어 참고서, Butterworth - Hinemann Ltd, 1993년, 25/14페이지
  10. ^ 일부 제조업체는 현재 최대 72.5kV, 심지어 145kV의 정격인 1병틀 진공차단기를 제공하고 있다.https://www.edu-right.com/full-knowledge-about-integrated[permanent dead link] Electric Engineering in India, vol 157호 4페이지 13-23 참조
  11. ^ "Siemens launches world's first 1200kV SF6 Circuit Breaker". Archived from the original on 3 July 2013. Retrieved 14 November 2011.
  12. ^ "ABB to develop ultra high voltage circuit breaker". Archived from the original on 4 March 2016. Retrieved 14 August 2012.
  13. ^ "High Voltage DC Switch Enables Supergrids for Renewable Energy, MIT Technology Review". Retrieved 19 July 2013.
  14. ^ "Applications of Disconnecting Circuit Breakers, Michael Faxå, p.1" (PDF). Archived from the original (PDF) on 16 May 2013. Retrieved 9 July 2012.
  15. ^ "HPL Disconnecting Circuit Breaker". Archived from the original on 20 February 2014. Retrieved 9 July 2012.
  16. ^ "Disconnecting Circuit Breakers, Buyer's and Application Guide, p. 10" (PDF). Archived (PDF) from the original on 5 December 2020. Retrieved 15 September 2014.
  17. ^ "362 – 550 kV Disconnecting Circuit Breaker with FOCS: Small, smart and flexible, p.1". Archived from the original on 11 May 2020. Retrieved 3 July 2013.
  18. ^ "Switzerland: ABB breaks new ground with environment friendly high-voltage circuit breaker". Archived from the original on 24 December 2019. Retrieved 7 June 2013.
  19. ^ "Smart circuit-breakers for energy-efficient homes". The Economist. 2017-11-23. Archived from the original on 2018-01-15. Retrieved 2018-01-15.
일반
  • BS EN 60898-1전기 부속품 — 가정용 및 이와 유사한 설비의 과전류 보호를 위한 회로 차단기.영국 표준 협회, 2003.