차단기/전력퓨즈/개폐기/단로기

[블루스카이]

1. 차단기

[ 차단기의 기능 ]
차단기는 전로를 개폐하는 것 중 부하전류를 개폐함과 동시에 단락, 지락 등의 이상 전류 차단 능력을 가진 것으로 보호 계전기와 조합되어 전로와 기기를 보호하는 기기이다.

[ 차단기의 종류 ]
차단기는 소호 메카니즘에 따라 유입차단기, 진공차단기, 가스차단기로 나눌 수 있다.

① 진공차단기

진공 중에서의 높은 절연내력과 아아크의 급속한 확산을 이용하여 아아크를 소호하는 것으로 고압 및 특고압에서 가장 많이 사용한다. ※ 특징 ∵ 소형 경량이다. ∵ 차단 시간이 짧고 차단 성능이 우수하다. ∵ 개폐 수명이 길다. ∵ 외기에 영향 받지 않는다. ∵ 개폐 서지가 크다.

② 가스차단기

SF6 가스의 열화학적 특성과 전기적 부특성을 이용한 차단기로 초고압 계통에 서 주로 사용한다.

※ 특징
∵ 차단 성능이 우수하다.
∵ 불연성 기체로 방제화에 적당하다.
∵ 가격이 비싸다.

③ VCB 와 VCS

VCB는 진공차단기로 전로의 개폐보다는 이상전류의 차단에 주목적이 있고 VCS 는 고압모타의 운전,정지등 전로의 개폐에 목적이 있고 이상전류 차단능력은 없다. VCB는 고장전류차단 능력을 가졌으나 개폐회수에 제약이 있다. 따라서 VCB를 부하의 개폐 목적으로 사용하는 것은 부적당하다.

2. 전력퓨즈

[ 전력퓨즈의 기능 ]
전력퓨즈는 고압 및 특고압에서 단락보호용 퓨즈로 소형 경량이면서 차단시간이 짧아 기기보호 효과가 크므로 수변전실 인입구 근처에 많이 사용하고 있다.
전력퓨즈는 부하전류를 안전하게 통전시키고 일정값 이상의 과전류에서는 오동작 없이 차단하여야 한다.

[ 전력퓨즈의 종류 ]
전력퓨즈는 소호방식에 따라 한류형과 비한류형이 있으며 같은 용량이라도 특성이 다르기 때문에 적용에 주의해야 한다.

① 한류형 퓨즈
높은 아아크 저항을 발생하여 사고 전류를 강제적으로 한류 차단하는 퓨즈로 고장 전류가 크면 처음의 반파에서 한류 차단하므로 기기보호에 이상적이나 과전류 영역에서는 녹아도 고장전류 차단을 못하는 구간이 있어 과부하 보호용 보다는 백업용으로 사용한다.

 ※ 최근 일체형 수변전 설비에서 파워퓨즈 동작 시 퓨즈와 외함 이격 거리를 확보하고자 퓨즈링크가 낙하하지 않는 구조의 한류형 퓨즈를 적용하는 경우가 있다. 이때 한류형 퓨즈는 전술에서와 같이 과부하 보호에 적합하지 않으므로 변압기 2차측 저압 주개폐기 용량을 변압기 2차 전류보다 작게 선정하여 변압기 보호를 하도록 해야 한다.

② 비한류형 퓨즈
소호가스를 뿜어대어 전류 “0”점 부근에서 구간의 절연 내력을 재기전압 이상으로 높여서 차단하는 퓨즈로 한류형에 비해 차단시간은 길지만 퓨즈 엘리멘트가 녹으면 반드시 차단하므로 용량이 적절하게 선정되면 과부하 보호에도 적용 할 수 있다.

③ 컷아웃스위치 (COS)
컷아웃 스위치는 주로 변압기 1차측에 설치하여 과부하 보호와 개폐 목적으로 사용되며 전력 퓨즈에 비해 차단용량이
작아서 단락보호에는 적합하지 않으나 300KVA 이하의 약식 수전 설비에서는 정격차단 전류 10KA 이상의 것을 단락 보호와 겸하여 사용할 수 있다.

[ 전력퓨즈의 장.단점 ]

[장점]		[단점]
∵ 가격이 저렴하다. ∵ 소형 경량이다. ∵ 릴레이나 변성기가 필요없다. ∵ 한류형 퓨즈는 차단시 무음 무방출 ∵ 소형으로 큰 차단용량을 갖는다. ∵ 보수가 간단하다. ∵ 고속도로 차단한다. ∵ 현저한 한류 특성을 갖는다. ∵ 스페이스가 작아 장치 전체가 소형이다. ∵ 후비 보호에 완벽하다.		∵ 재투입을 할 수 없다. ∵ 과전류에서 용단될 수도 있다. ∵ 동작시간-전류특성을 계전기처럼 자유로이 조정 불가능하다. ∵ 한류형 퓨즈는 용단되어도 차단되지 않는 전류 범위가 있다. ∵ 비보호 영역이 있어 사용 중에 열화해 동작하면 결상을 일으킬 우려가 있다. ∵ 한류형은 차단시에 과전압을 발생한다. ∵ 고임피던스 접지계통의 지락보호는 불가능하다.

1. 저압용 차단기

600V 미만의 전로에서 사고시 회로를 차단하여 선로나 기기를 보호하는 것으로
기중차단기(ACB), 배선용차단기(MCCB), 누전차단기(ELCB), 저압퓨즈 등이 있다.

2. 기중차단기(ACB)

[ 기중차단기 ] ∵ 주로 배선용차단기로 적용하기 힘든 대용량 차단기로서      저압회로의 주차단기로 사용된다. ∵ 배선용차단기에 비해 동작전류 정정이 자유롭고 원방 조작이 용이하나 점유공간이 크다. ∵ 과거에는 변성기와 계전기 외장형이 생산되었으나      최근 변성기, 계전기가 일체로 내장된 제품이 사용된다. [ 특징 ] ∵ 동작전류 정정이 자유롭고 원방 제어가 용이하다. ∵ 정격 차단 시간이 배선용 차단기에 비해 느리다. 따라서 배선용      차단기와 캐스캐이드 조합은 될 수 없다.

3. 배선용차단기 (MCCB)

[ 배선용차단기 ]
배선용 차단기는 전로 보호가 주목적으로 검출장치, 소호장치, 트립 기구가 일체로 절연 용기 내에 내장된 것으로 크기가 작고 재투입이 가능하여 저압 회로에서 주로 배선용 차단기가 사용된다.

[ 배선용차단기의 정격 ]
∵ 프레임
배선용 차단기에 안전하게 통전할 수 있는 전류를 나타낸다.

∵ 정격전류
배선용 차단기의 동작에 기준이 되는 전류로 통상 100A라고 하면 100A 까지 흘리고 100A 이상일 때 트립시킨다고
생각하면 된다. 정격 프레임 내에서는 트립 소자를 바꾸어 줌으로서 감도 전류를 조정할 수 있다.

∵ 정격차단전류
배선용 차단기 2차측 회로의 단락 시 안전하게 차단할 수 있는 전류를 말하고 전류치가 커서 보통 KA로 나타내고
“카”라고 부른다.

∵ 형식(계급)
배선용 차단기 정격 차단 용량에 따라 저차단형, 표준형, 고차단형, 한류형으로 분류하고 LG 산전의 경우 ABE, ABS, ABH,
ABL로 나타낸다. 같은 타입이라고 해서 정격 차단 전류가 같지 않고 정격 프레임과 관계가 있다.

※ 배선용 차단기 선정시 100A 미만은 모두 100A 프레임을 쓰면 좋다.
가령 50AF/50A의 표준형이 필요할 때 100AF/50A의 경제형을 쓰면 차단용량은 만족하게 되고 부하가 늘어서 정격 전류를
60A 또는 75A 로 바꿔야 할 때 배선용 차단기 교환이 용이하고 트립 소자만 교환할 수도 있다. 그렇지 않으면 차단기 외형
크기가 달라서 교체에 시간과 위험 이 따르고 배전반이 지저분하게 된다.

[ 특징 ]
∵ 소형으로 취급이 간단하고 동작 속도가 빠르다 (ACB에 비해)
∵ 재사용이 가능하고 결상의 우려가 없다 (퓨즈에 비해)
∵ 동작 전류 정정과 원방제어가 곤란하다 (가능한 것도 있다)

4. 누전차단기

[ 누전차단기 ]
전로나 기기에 누전이 발생할 때 누설 전류를 검출하여 회로를 차단하는 것으로 구조는 배선용 차단기와 같고 누전 검출 회로가 있다. 최근 단락보호가 가능한 제품이 생산되고 있다.

[ 누전차단기의 종류 ]
누전차단기는 누전 전용과 단락보호 겸용이 있고 여러 프레임에 정격 감도 전류가 다른 제품이 생산되므로 용도에 맞게 선택되어야 한다. 정격 감도 전류에서 보면, 인체 감전 보호용은 30mA에서 0.03초 이내에 동작하는 것 이어야 하고 물기 있는 장소에서는 정격감도전류 15mA의 것을 사용해야 한다.

5. 저압퓨즈

[ 퓨즈 ] 전력퓨즈는 배선용 차단기 보다 훨씬 전부터 나이프 스위치와 조합되어 저압회로 보호에 사용되다가 배선용 차단기가 보급되면서 저용량에서부터 배선용 차단기가 사용되다가 지금은 대용량에서도 배선용 차단기에 그 자리를 내주게 되었다. 전력퓨즈는 단락시 동작 시간이 빨라서 배선용 차단기의 백업용,반도체 보호용 등에 사용되었으나 한류형 배선용 차단기의 개발로 전력용으로는 거의 사용되지 않고 현재 소용량의 것이 전자회로 보호용으로 사용되고 있다.

6. 전자개폐기

전자 개폐기는 모터등의 운전, 정지를 위한 다빈도 개폐에 사용되는 것으로 열동계전기, EOCR 등과 조합되어 사용되며 과전류 영역에서는 개폐가 가능하나 단락보호 기능은 없다. 따라서 퓨즈나 배선용차단기로 후비보호가 필요하다.

1. ASS

[ ASS의 기능 ]
ASS (Automatic Section Switch)는 22.9KV-Y선로에서 수용가 구내 사고시 배전 선로로의 파급을 막고 사고를
단위수용가에 국한시키기 위한 장치이다.

[ ASS의 역할 ]
1000KVA 미만 수용가의 경제적부담을 덜어주기 위한 간이 수전설비중, 300KVA 이상 수용가의 인입구 개폐기로 설치하여 수용가 구내 사고시 한전측 변전소 개폐기나 배전선로의 리클로저와 협조하여 1회 순간 정전 후 자동으로 사고 수용가를 선로에서 분리하여 다른 건전 수용가에 정상적으로 전력을 공급하기 위해 설치한다.

[ ASS의 종류 ]

∵ 절연방식에 의해 건식과 유입식으로 구분
∵ 조작방법에 의해 전동식과 수동식으로 구분
∵ 최근 전동식이 주종을 이루고, 옥내의 경우 건식화 기기에 대응하여 건식이 사용되고 있다.

[ 성능 및 정격 ]
① 동작특성
원칙적으로 단락전류나 지락전류 보호는 되지 않고, 800A 이하의 고장전류나 과부하전류에 대해 차단 가능하다.
그 이상의 고장 전류가 흐를 때 트립 기구를 동작시키지 않고 있다가 한전측 개폐기나 리클로저 동작시 무전압 상태에서
ASS는 개방되어 사고수용가를 배전선로와 분리 시킨다. 약 2초후 한전선로가 복전되면 건전수용가에 전력을 공급할 수 있다.

② 동작전류 설정
상전류 정정 : 정격전류의 약1.5배에 정정
지락전류의 정정 : 상 동작전류의 1/2배에 정정
돌입전류시간 정정 : 0.5초에 정정

[ 특징 및 장단점 ]
∵ 소형으로 인입구 개폐기와 과부하 차단장치를 겸할 수 있다.
∵ 정식 수전설비에 비해 공간과 비용이 절감된다.
∵ VCB처럼 별도의 조작전원이 필요하지 않다.
∵ 단락시 무전압 상태에서 개방하므로 안전하고, 재사용 할 수 있다.
∵ 개방시 접점의 개극상태를 육안으로 확인할 수 없다.

* ASS는 접점의 개극상태를 육안으로 확인할 수 없고 개극시 접점간 거리가 5cm 정도로 가까우므로 구내 점검이나
   작업시에는 한전측에 요청하여 책임분계점 개폐 기를 개방한 후 작업해야 한다.

* ASS는 투입용량이 부족해 단락회로 투입시 위험하므로 ASS동작으로 인한 정전시 2차측을 충분히 점검하여 고장원인
   제거 후 재투입해야 한다.

2. ATS

ATS는 주로 상용전원과 예비전원 사이에 설치되어 상용전원 정전시 예비전원으로 자동절체 되었다가 상용전원 복전시 상용 전원으로 자동 복귀되는 것으로 비상용발전기와 결합되어 중요 부하에 비상전원을 공급하기 위해 설치된다.
이러한 ATS가 제대로 동작하지 않으면 기껏 설치한 비상용 발전기가 쓸모 없게 된다.

3. ALTS

상용 예비 2회선 수전 방식에서 한전측 1개 선로 정전시 자동으로 건전 회선으로 절체되는 장치로 ATS가 비상용 발전기와
상용전원 사이에 설치되는 반면 이것은 수용가 인입구에 설치되어 한전 전원을 선택 수전하게 된다. 과거에는 외산이 주류
이었으나 근래에는 LG산전과 일진전기에서 생산하고 있다.

* 선택시 고려사항
ATS 나 ALTS는 고장 정비시 양쪽 전원을 다 죽이고 정전 상태에서 정비 또는 교체해야 하므로 신뢰성이 높은 제품을
선택하도록 하고 특히 ALTS는 정전 시간에 제약이 따르므로 우리 회사와 같은 수변전설비 전문 업체에 의뢰해야 한다.

4. LBS (Load Breake Switch)

수변전설비 인입구 개폐기로 전력퓨즈와 조합하여 LBS는 전력퓨즈가 용단 될 때 전력퓨즈에 내장된 동작 표시장치가
돌출하면서 트립장치가 작동하여 3상을 모두 개방함으로 결상 사고를 방지하는 기능이 있다.

5. LS (Line Switch)

과거에 수전점 개폐기로 많이 사용하였으나 근래에는 IS와 ASS, LBS 등을 대신 사용하고 있다. 반드시 무부하 상태에서 개폐해야 하며 레버 기구에 의해 3극을 동시에 개폐할 수 있는 단로기로 생각해도 된다.

6. IS (Interrupter Switch :기중부하개폐기)

기중부하개폐기는 간단한 아아크 소호부를 가지고 있어서 부하 전류 개폐가 가능하고 300KVA 이하의 약식 수전설비의
인입 개폐기로 사용한다.

7. 가스절연부하개폐기

주로 대용량 수용가에서 책임분계점 개폐 장치에 COS 대신 사용한다.

8. DS (Disconnecting Switch : 단로기)

[ 단로기 ] 단로기는 기기의 보수 점검시 또는 회로 전환 변경을 위해 사용되며 부하전류 개폐 능력이 없고 무부하 상태에서 개폐해야 한다. 점검 보수시 회로의 확실한 개방을 위해 사용할 때 반드시 아래 순서에 따라야 한다. 차단기개방 --(정전)--> 단로기개방 ---> 단로기투입 --(복전)--> 차단기투입