고전압 제어기기(High Voltage Switchgear)

고전압 제어기기(HV switchgear)는 DC 1500V, AC 1000V위의 전압을 의미한다. 큰 전압이 인가될수록 스위치 개폐 시 발생하는 아크(arcing)도 크다. 그래서 고전압 제어기기(HV switchgear)를 설계할 때 거기에 맞춤 기기가 필요하다. 

 

고전압용 차단기(CB)가 가장 핵심이다. 고전압용 차단기는 안전과 신뢰도를 위한 기능을 수행한다. 고전압용 차단기의 오작동은 최소화한다. 지난 15년간 고전압용 차단기는 비약적으로 발전한 분야로써, MOCB(Minimum oil circuit breaker), ABB(air blast circuit breaker), GCB(SF6 circuit breaker)이 대표적인 고전압용 차단기다.

 

VCB, Vacuum circuit breaker의 고전압용 차단기로서의 사용은 근래에 이용되고 있다. 진공으로 고전압 차단 기술이 미흡했기 때문이다. SF6는 가장 강력한 고전압용 차단기다. 하지만 지구 온난화 문제가 있다. CO2에 x 23배의 온실가스 효과가 있다. 고로 반드시 전폐되어야 하며, 누출이 없도록 관리해야 한다. 누출을 줄이기 위해서 N2-SF6, CF4-Sf6 섞어 쓰려는 계획도 가지고 있다. 

ABB, Air Blast Circuit Breaker, 압축공기 차단기

1atm에 10배 이상의 압축공기를 발사해서 아크를 소호 한다.

Oil Circit Breaker, OCB, 유입 차단기

유입 차단기는 서브 카테고리로, BOCB(bulk oil circuit breaker), MOCB(minimum oil circuit breaker)로 나뉜다. BOCB에서 아크는 오일 탱크에 들어간다. 절연유는 아크를 절 폐하고 차단 매개체로 쓰인다. MOCB는 차단 구역을 최소화하여 절연유의 양을 줄인다.

SF6 Circuit breaker(GCB)

GCB는 가장 널리 쓰이는 HV 차단기다. sulufr hexafluoride gas는 EN가 높다. 유전율이 높다. 그래서 아크 소호에 탁월하다. 열전도율 x1.6, 절연 레벨 x3, 소호 능력 x100~200, GCG를 사용하면 공간의 최소화가 가능하다. 단위면적당 아크 소호 능력이 좋기 때문이다. 그래서 실내에 설치하기 좋은 장비다.

VCB, Vacuum Circuit Breaker 진공차단기

VCB는 소호 시간이 빠르고 좋으나, 가격이 너무 비싸서 많이 쓰이지 않는다. 차단기의 양극에서 아크에 Ionization이 진공에서 발생하지 않는 원리로 아크를 소호 한다. 

HV CB의 특징

1. Terminal fault

전기 선로는 모두 인덕턴스를 가지기 때문에 자기 유도를 한다. 그러므로 갑작스러운 순간적인 전류의 변화는 고전압을 유기시킨다. 처음 몇백 Hz 동안 고전압이 나타났다가 다시 정상상태의 전압이 CB 양단에 걸린다.

이러한 순간적으로 유기된 고전압은 정현파가 아닌 다양한 고주파가 섞인 파형을 형성한다. 전력 네트워크가 복잡하게 엮여있기 때문이다. 고전압 파형의 주기(frequency)는 선로의 파라미터 L, C에 결정되며, R에 의해 열 에너지로 변환된다.

 

www.electrical4u.com/high-voltage-switchgear/