3상 변압기 보호에서 회로 차단기의 기능은 무엇인가요? - 블로그

이것은 변전소에 서서 변압기가 고장난 이유를 알아내기 전까지는 기본적으로 보이는 질문 중 하나입니다. 저는 산업 플랜트부터 재생 가능 에너지 설비에 이르기까지 모든 용도에 3상 변압기를 공급했는데, 이들 모두의 공통점은 바로 회로 차단기가 선택 사항이 아니라는 것입니다. 이는 통제된 중단과 치명적인 사건의 차이입니다.

이러한 장치가 실제로 수행하는 작업과 이를 올바르게 설정하는 것이 왜 중요한지에 대해 이야기해 보겠습니다.

회로 차단기가 실제로 수행하는 작업

먼저, 회로 차단기가 무엇인지, 아닌지를 명확히 합시다. 회로 차단기는 정상적인 조건에서 전류를 흐르게 하고 비정상적인 조건에서 전류를 차단하도록 설계된 스위칭 장치입니다. 한 번 작동하면 교체가 필요한 퓨즈와 달리 회로 차단기는 재설정하고 다시 사용할 수 있습니다.

변압기 보호에서 회로 차단기는 최종 제어 요소입니다. 문제가 발생했을 때 회로를 물리적으로 열어주는 장치입니다. 그러나 여기에 중요한 차이점이 있습니다. 차단기 자체는 일반적으로 언제 트립할지 결정하지 않습니다. 이러한 결정은 시스템을 모니터링하고 오류가 감지되면 트립 신호를 보내는 보호 계전기에서 나옵니다. 차단기의 임무는 해당 명령을 빠르고 안정적으로 실행하는 것입니다.

변압기 보호의 주요 기능

과전류 보호

가장 기본적이고 친숙한 기능입니다. 과부하나 결함으로 인해 전류가 변압기의 정격 용량을 초과하면 회로 차단기가 열려 손상을 방지합니다.

과부하의 경우 전류는 정격보다 약간 높지만 지속될 수 있습니다. 변압기 크기보다 더 많은 부하를 추가하는 제조 라인을 생각해 보십시오. 단열 시스템은 성능이 저하되기 전에 너무 많은 열을 흡수할 수 있습니다. 과부하 계전기와 조화를 이루는 회로 차단기는 이러한 상황이 발생하기 전에 트립됩니다.

단락의 경우 수만 암페어에 도달할 수 있는 전류 수준에 대해 이야기하고 있습니다. 위상 간 또는 위상 대 접지 오류는 막대한 에너지를 변압기 권선에 쏟아 붓습니다. 결함이 주기적으로 해결되지 않으면 자력만으로도 변압기가 물리적으로 파괴될 수 있습니다. 회로 차단기는 변압기가 분리되기 전에 해당 전류를 차단해야 합니다.

결함 격리 - 손상 억제

변압기에 결함이 발생하면 해당 장치에만 영향을 미치는 것이 아닙니다. 고장 전류는 소스에서 변압기를 거쳐 고장 지점으로 흐릅니다. 해당 경로가 중단되지 않으면 업스트림 장비(케이블, 개폐기, 심지어 유틸리티 공급 장치)도 결함에 연결된 상태로 유지됩니다.

회로 차단기는 3상을 모두 동시에 열어 변압기를 분리합니다. 이는 두 가지 작업을 수행합니다. 즉, 오류 전류 흐름을 중지하고 오류가 발생한 변압기를 시스템의 나머지 부분과 분리합니다. 결함이 있는 변압기를 수리하거나 교체하는 동안 플랜트의 나머지 부분이나 배전망은 계속 가동될 수 있습니다.

이 절연 기능으로 인해 3상 차단기가 기계적으로 연결되어 모든 극을 함께 열 수 있습니다. 한 위상만 열리더라도 변압기는 여전히 다른 두 위상에서 전원을 공급받을 수 있으며 잠재적으로 권선을 통해 결함을 역공급할 수 있습니다. 안 좋은 날이군요.

기본을 넘어서 - 차단기가 가능하게 하는 다른 것

시스템 조정

잘 설계된 보호 체계에는 선택성이 있습니다. 결함이 발생하면 결함에 가장 가까운 차단기만 열려야 합니다. 모든 업스트림은 닫힌 상태로 유지되어 나머지 시스템의 전원은 계속 켜집니다.

회로 차단기의 트리핑 특성(다양한 전류 레벨에서 작동 속도)은 이러한 조정의 일부입니다. 적절한 시간-전류 곡선을 가진 차단기를 선택함으로써 엔지니어는 변압기 결함으로 인해 변압기 1차 차단기가 트립되지만 업스트림 유틸리티 차단기가 트립되지 않도록 할 수 있습니다. 그러면 중단이 현지화됩니다.

스위칭 기능

회로 차단기는 변압기를 연결하고 분리하는 일반적인 수단으로도 사용됩니다. 유지 관리를 위해 변압기의 사용을 중단해야 하는 경우 차단기를 엽니다. 재충전할 시간이 되면 닫으세요. 이 스위칭 기능은 평범해 보이지만 차단기가 트리핑 없이 몇 사이클 동안 최대 부하 전류의 몇 배에 달하는 자화 돌입 전류를 처리해야 합니다.

3상 변압기와 함께 사용되는 회로 차단기 유형

올바른 차단기는 전압 레벨과 애플리케이션에 따라 다릅니다.

저전압(최대 1kV)의 경우:MCCB(몰드 케이스 회로 차단기) 및 절연 케이스 회로 차단기가 일반적입니다. 이 제품은 콤팩트하고 비용 효율적이며 조정 가능한 보호 곡선을 제공하는 전자 트립 장치와 함께 사용할 수 있습니다. 상업용 건물과 소규모 산업 현장에서 이러한 제품을 찾을 수 있습니다.

중전압(1kV ~ 38kV)의 경우:진공 기술이 지배적인 곳입니다. 진공 회로 차단기(VCB)는 이러한 전압에서 변압기 보호를 위한 표준입니다. 크기가 작고 전기 수명이 길며 유지 관리가 최소화됩니다. 진공 차단기는 아크를 빠르고 깨끗하게 소멸시켜 유틸리티 및 산업 응용 분야에서 볼 수 있는 반복 작업에 이상적입니다.

일부 중전압 애플리케이션의 경우,특히 결함 전류가 극심하거나 특별한 스위칭 의무가 있는 경우 SF6 차단기가 여전히 사용됩니다. 이 제품은 높은 차단 용량을 제공하며 실외 설치에 매우 적합합니다.

고전압(38kV 이상)의 경우:역사적으로 이곳은 SF6, 즉 석유 영토였습니다. 현대에서는 72.5kV 이상의 진공 차단기를 점점 더 많이 사용하고 있지만 SF6은 전송 수준 응용 분야에서 여전히 일반적입니다.

변압기 보호를 위한 차단기를 선택할 때 중요한 사항

연속 전류 정격.차단기는 과열 없이 변압기의 전부하 전류를 지속적으로 전달해야 합니다. 이는 일반적으로 약간의 여유를 두고 차단기와 변압기 명판을 간단하게 일치시키는 것입니다.

평가 중단.이는 차단기가 안전하게 차단할 수 있는 최대 사고 전류입니다. 이는 변압기 1차 단자에서 사용 가능한 오류 전류를 초과해야 합니다. 차단기의 차단 정격이 너무 낮으면 오류를 해결하려고 시도하는 중에 치명적인 오류가 발생할 수 있습니다.

단시간 내구성.차단기가 다운스트림 오류를 통과해야 하는 1차 선택 방식의 경우 차단기는 단시간 내구 등급, 즉 손상 없이 정의된 기간(종종 0.5~3초) 동안 오류 전류를 전달할 수 있는 기능이 필요합니다.

트립 유닛 특성.최신 차단기는 정밀한 조정이 가능한 마이크로프로세서 기반 트립 장치를 사용합니다. 변압기 보호의 경우 이는 성가신 트리핑 없이 돌입을 처리하지만 내부 결함에 대해 빠르게 작동하는 곡선을 의미합니다.

릴레이 연결

앞서 언급했지만 강조할 가치가 있는 것은 대부분의 중압 및 고전압 설치에서 회로 차단기가 저절로 작동하지 않는다는 것입니다. 전류, 전압 및 때로는 기타 매개변수를 모니터링하는 별도의 장치인 보호 계전기로부터 트립 신호를 수신합니다.

차동 계전기는 변압기로 유입되는 전류를 출력 전류와 비교합니다. 일치하지 않으면 내부 결함이 있는 것입니다. 과전류 계전기는 과도한 전류를 감시합니다. 갑작스런 압력 릴레이는 내부 아크를 감지합니다. 이들 모두는 차단기의 트립 코일에 신호를 보냅니다.

차단기의 임무는 밀리초 단위로 해당 신호에 응답하는 것입니다. 최신 진공 차단기의 경우 릴레이 픽업부터 아크 소멸까지의 총 클리어링 시간은 일반적으로 3~5사이클입니다. 이러한 속도는 손상을 제한하고 시스템 안정성을 유지합니다.

내가 고객에게 말하는 내용

누군가 나에게 3상 변압기 보호에 관해 묻는다면 나는 이렇게 대답합니다. 회로 차단기는 최후의 방어선입니다. 단열재가 파손되었을 때, 과부하가 지속되었을 때, 어쨌든 결함이 발생했을 때 등 다른 모든 것이 이미 실패했을 때 작동해야 하는 장치입니다.

차단기를 인색하게 되면 변압기에 도박을 걸게 됩니다. 제대로 하면 잠이 더 잘 옵니다.

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