차단기의 종류와 특성

차단기 개요

차단기는 회로에 전류가 흐르고 있는 상태에서 그 회로를 개폐한다든지 또는 차단기 부하 측에서 단락 사고 및 지락 사고가 발생했을 때 신속히 희로를 차단할수 있는 능력을 가지는 기기이다.

차단기의 종류와 특성

차단기의 종류에는 유입 차단기(OCB), 공기 차단기(ABB), 자기 차단기(MBB),진공 차단기(VCB), 가스 차단기(GCB) 그리고 기중 차단기(ACB) 등이 있으며, 이중에서 많이 사용되고 있는 차단기에 대해서 간단히 설명한다.

(1) 진공 차단기

진공 차단기(VCB :vacuum circuit breaker) 는 진공에서의 높은 절연 내력과 아크 생성물이 진공 중으로의 급속한 확산을 이용하여 소호하는 구조이다. 매우 높은 절연 내력을 가지고 있고 차단기의 형태가 소형이고 가벼우며, 기름을 사용하지 않으므로 화재의 위험이 없어 최근에 많이 채용되고 있다. 그러나 동작시 높은 서지 전압을 발생시키는 결점이 있다.

(2) 가스 차단기

가스 차단기(GCB : gas circuit breaker) 는 공기나 절연유 대신에 절연 능력과 소호 능력이 뛰어난 불활성 가스인 SF, 가스를 이용한 차단기로 개폐시에 발생한 아크를 SF 가스를 분사하여 소호하는 방식이다. SF6 가스는 무취, 무해, 무독, 불연성,비폭발성의 성질을 가지고 있다. 가스 차단기는 차단할 때 12~15[kg/cm·g] 의 높은 가스통에서 약 2[kg/cm·g] 의 낮은 가스 계통으로 SF, 가스를 뿜어서 소호하는 밀폐 사이클의 2중 가스압식과 단일 가스압식의 2종류가 있다. 보수 점검 횟수가 적고 차단성이 좋을 뿐만 아니라 소음이 작다. 가격이 고가이며 설치 면적이 커 대부분 초고압 계통의 차단기로 많이 사용된다.

(3) 기중 차단기

기중 차단기(ACB : air circuit breaker)는 자연 공기 내에서 개방할 때 접촉자가 떨어지면서 자연 소호에 의한 소호 방식을 가지는 차단기로서 교류 또는 직류 차단기로 많이 사용된다. 직류용 차단기로 사용될 경우단락 전류를 차단할 때 개폐 시간이 극히 짧고 한류 작용을 나타내 고속도 차단기라고도 한다. 배선용 차단기는 기구를 몰드된 절연함 속에 넣어 소형화한 것인데, MCCB(mcoded case circuit breaker)라고 한다.

차단기의 선정

차단기는 회로의 사고시 고장 전류를 차단하는 능력을 주목적으로 하며, 회로를 선택하여 개폐하는 것이므로 동작 횟수 등이 한정된다.

즉, 차단기는 보통 부하 전류를 개폐함과 동시에 이상 상태 발생시 신속히 회로를 차단하고, 회로에 접속된 전기 기기, 전선류를 보호하고 안전하게 유지하는것이다.

(1) 차단기의 트립 방식

차단기의 트립 방식은 에너지원에 따라 다음과 같이 분류된다.

① 직류 전압 트립 방식

별도로 설치된 축전지 둥의 제어용 직류 전원의 에너지에 의하여 트립되는 방식이다.

② 과전류 트립 방식

차단기의 주회로에 접속된 변류기의 2차 전류에 의하여 차단기가 트립되는 방식을 말하며, 변류기의 2차 전류로 트립 코일(trip coil)을 상시 여자하여 두는 것을 상시 여자 방식이라 하며, 보호 계전기를 통하여 동작시에만순시 여자되는 것을 순시 여자 방식이라 한다.

③ 콘덴서 트립 방식

충전된 콘덴서의 에너지에 의하여 트립되는 방식인데, 콘덴서 트립 전원장치를 일반적으로 콘덴서 트립 디바이스(condenser trip device)라고도 하며, 이것은 정류기, 콘덴서 등으로 구성되어 있다.

④ 부족 전압 트립 방식

부족 전압 트립 장치에 인가되어 있는 전압의 저하에 의하여 차단기가 트립되는 방식을 말하며,트립 코일이 직접 제어 전원에 접속되는 것을 직접식이라 하고, 보호 계전기를 통하여 제어 전원에 접속되는 것을 간접식이라한다. 또, 간접식에는 개방식과 단락식이 있다.

(2) 차단기 선정 방법

① 공칭 전압에 대한 정격 전압을 결정한다.

② 일반 회로에서 연속 사용 전류는 차단기의 정격 전류의 80[%] 이하, 콘덴서 회로에서는 60[%] 이하로 선정한다.

③ 정격 차단 시간은 전력 회사의 공급 변전소와 협의하여 결정한다.

④ 차단 용량 계산값 이상의 정격 차단 용량을 가지는 것을 사용한다.