고전압 개폐 장치의 기본 지식

고전압 개폐기는 전력 배전 시스템에서 전기를 수신 및 배전하는 데 널리 사용됩니다. 전력망 운영에 따라 전력 설비 또는 송전선의 일부를 가동 또는 정지할 수 있으며, 고장 발생 시 고장난 부분을 전력망에서 신속하게 차단하여 고장 없는 부분의 정상적인 운영과 설비 및 운영/유지보수 인력의 안전을 보장합니다. 따라서 고전압 개폐기는 매우 중요한 전력 배전 설비이며, 안전하고 신뢰할 수 있는 작동은 전력 시스템에 매우 중요한 의미를 갖습니다.

1. 고전압 개폐기의 분류

구조 유형:
장갑형 모든 유형은 KYN형 및 KGN형과 같이 금속판으로 절연 및 접지됩니다.
간격형 모든 유형은 JYN 유형처럼 하나 이상의 비금속판으로 분리되어 있습니다.
박스형은 금속 외피를 가지고 있지만, 내부 칸막이의 수는 장갑차나 XGN형과 같은 구획형보다 적습니다.
회로 차단기 설치 위치:
바닥형 회로 차단기 운반용 손수레가 제자리에 멈춰서 캐비닛 안으로 밀려 들어갔습니다.
중앙에 설치된 손수레는 스위치 캐비닛 중앙에 위치하며, 손수레의 적재 및 하역에는 적재/하역 차량이 필요합니다.

중간 장착형 손수레

바닥 손수레

절연 유형
공기 절연 금속 밀폐형 개폐기
SF6 가스 절연 금속 밀폐형 개폐 장치(팽창식 캐비닛)

2. KYN 고전압 개폐함의 구성 구조

배전반은 고정된 본체와 인출식 부품(핸드카트라고도 함)으로 구성됩니다.

 

하나. 내각
개폐기의 외피와 칸막이는 알루미늄-아연 강판으로 제작됩니다. 전체 캐비닛은 높은 정밀도, 내식성 및 내산화성을 갖추고 있을 뿐만 아니라, 뛰어난 기계적 강도와 미려한 외관을 자랑합니다. 캐비닛은 조립식 구조를 채택하고 리벳 너트와 고강도 볼트로 연결되므로, 조립된 개폐기는 치수 균일성을 유지할 수 있습니다.
배전반은 칸막이로 핸드카트실, 버스바실, 케이블실, 릴레이 계측실로 나뉘어 있으며, 각 구획은 접지가 잘 되어 있습니다.
A-버스실
모선실은 3상 고전압 교류 모선의 설치 및 배치와 분기 모선을 통한 정적 접점 연결을 위해 개폐함 후면 상단에 배치됩니다. 모든 모선은 절연 슬리브로 밀봉되어 있습니다. 모선이 개폐함 내부 칸막이를 통과하는 구간은 모선 부싱으로 고정됩니다. 내부에서 아크 고장이 발생할 경우, 부싱은 인접한 개폐함으로의 사고 확산을 제한하고 모선의 기계적 강도를 확보하는 역할을 합니다.

 

B-핸드카트(차단기)실
차단기실에는 차단기 운반 카트가 내부에서 미끄러지듯 이동하며 작업할 수 있도록 특수 가이드 레일이 설치되어 있습니다. 카트는 작업 위치와 검사 위치 사이를 이동할 수 있습니다. 정전 접촉 방지 칸막이(트랩)는 카트실 뒷벽에 설치되어 있습니다. 카트가 검사 위치에서 작업 위치로 이동할 때, 칸막이가 자동으로 열리고 카트는 반대 방향으로 완전히 이동하여 정전 위치에 도달하므로 작업자가 대전된 물체에 접촉하지 않도록 합니다.
회로 차단기는 아크 소멸 매체에 따라 다음과 같이 나눌 수 있습니다.
• 유입식 차단기. 유입식 차단기는 오일에 많이 노출되는 유형과 오일에 적게 노출되는 유형으로 나뉩니다. 모든 유입식 차단기는 접점이 오일 속에서 열리고 연결되며, 변압기 오일이 아크 소멸 매체로 사용됩니다.
• 압축 공기 차단기. 고압 압축 공기를 사용하여 아크를 제거하는 차단기입니다.
• SF6 회로 차단기. SF6 가스를 사용하여 아크를 소멸시키는 회로 차단기.
• 진공 차단기. 접점이 진공 상태에서 열리고 닫히며, 아크가 진공 조건에서 소멸되는 차단기입니다.
• 고체 가스 발생식 차단기. 아크의 고온 작용으로 가스를 분해하여 아크를 소멸시키는 고체 가스 발생 재료를 사용하는 차단기입니다.
• 자기 송풍식 차단기. 공기 중의 자기장에 의해 아크가 아크 소멸 그리드로 불어넣어져 아크가 길어지고 냉각되어 소멸되는 차단기입니다.

 

작동 메커니즘이 사용하는 작동 에너지의 형태에 따라 작동 메커니즘은 다음과 같은 유형으로 나눌 수 있습니다.
수동식 작동 메커니즘(CS): 사람의 힘을 이용하여 브레이크를 닫는 작동 메커니즘을 말합니다.
2. 전자기 메커니즘(CD): 전자석을 이용하여 닫히는 작동 메커니즘을 말합니다.
3. 스프링 메커니즘(CT): 스프링에 에너지를 저장하여 닫힘을 구현하기 위해 인력 또는 모터를 사용하는 스프링 닫힘 작동 메커니즘을 말합니다.
4. 모터 메커니즘(CJ): 모터를 사용하여 닫고 여는 작동 메커니즘을 말합니다.
5. 유압 메커니즘(CY): 고압 오일을 사용하여 피스톤을 밀어 개폐를 구현하는 작동 메커니즘을 말합니다.
6. 공압 메커니즘(CQ): 압축 공기를 사용하여 피스톤을 밀어 개폐를 구현하는 작동 메커니즘을 말합니다.
7. 영구 자석 메커니즘: 영구 자석을 사용하여 회로 차단기의 위치를 ​​유지합니다. 전자기 작동, 영구 자석 유지 및 전자 제어 작동 메커니즘입니다.

C-케이블실
케이블실에는 변류기, 접지 스위치, 피뢰기(과전압 보호기), 케이블 및 기타 보조 장비를 설치할 수 있으며, 현장 시공의 편의를 위해 하단에는 절개 및 탈착이 가능한 알루미늄 판이 마련되어 있습니다.

D-릴레이 계측실
릴레이실 패널에는 마이크로컴퓨터 보호 장치, 작동 핸들, 보호 콘센트 압력판, 계량기, 상태 표시기(또는 상태 디스플레이) 등이 설치되어 있습니다. 릴레이실에는 터미널 블록, 마이크로컴퓨터 보호 제어 루프 DC 전원 스위치, 마이크로컴퓨터 보호 작동 DC 전원 공급 장치, 에너지 저장 모터 작동 전원 스위치(DC 또는 AC) 및 특수 요구 사항이 있는 2차 장비가 있습니다.

스위치기어 핸드카트의 세 가지 위치

작동 상태: 차단기가 주 설비에 연결되어 있습니다. 차단기가 닫히면 전력이 버스에서 송전선로로 차단기를 통해 전달됩니다.

테스트 위치: 보조 플러그를 소켓에 꽂아 전원을 공급받을 수 있습니다. 회로 차단기를 닫거나 열 수 있으며, 해당 표시등이 켜집니다. 회로 차단기는 주 장비와 연결되어 있지 않으므로 다양한 작업을 수행할 수 있지만 부하 측에는 아무런 영향을 미치지 않기 때문에 테스트 위치라고 합니다.

유지 보수 위치: 회로 차단기와 주 장비(버스) 사이에 접촉이 없고, 작동 전원이 차단되었으며(보조 플러그가 뽑혀 있음), 회로 차단기가 열린 위치에 있습니다.

배전반 연동 장치

배전반에는 5대 안전장치 요건을 충족하는 신뢰할 수 있는 연동 장치가 있어 작업자와 장비의 안전을 효과적으로 보호합니다.

A. 계측실 문에는 회로 차단기가 오작동으로 닫히거나 회로가 분리되는 것을 방지하기 위해 유도 버튼 또는 전환 스위치가 설치되어 있습니다.

B. 회로 차단기 손잡이가 테스트 위치 또는 작동 위치에 있을 때 회로 차단기를 조작할 수 있으며, 회로 차단기가 닫힌 상태에서는 손잡이를 움직여서는 안 됩니다. 이는 손잡이를 잘못 눌러 부하가 걸리는 것을 방지하기 위함입니다.

C. 접지 스위치가 개방 위치에 있을 때만 차단기 운반 카트를 테스트/유지보수 위치에서 작업 위치로 이동할 수 있습니다. 차단기 운반 카트가 테스트/유지보수 위치에 있을 때만 접지 스위치를 작동시킬 수 있습니다. 이렇게 하면 접지 스위치가 실수로 켜지는 것을 방지하고, 시간이 지남에 따라 접지 스위치가 켜지는 것을 방지할 수 있습니다.

D. 접지 스위치가 열림 위치에 있을 경우, 감전 사고를 방지하기 위해 배전반의 하단 도어와 후면 도어를 열 수 없습니다.

E, 회로 차단기 손잡이가 테스트 또는 작동 위치에 있고 제어 전압이 없으면 수동으로만 열 수 있고 닫을 수 없습니다.

F. 회로 차단기 핸드카가 작동 위치에 있을 때, 보조 플러그는 잠겨서 뽑을 수 없습니다.

 

G, 각 캐비닛 본체는 전기적 연동 기능을 갖출 수 있습니다.

H. 스위칭 장비의 2차선과 차단기 핸드카트의 2차선 연결은 수동식 2차 플러그를 통해 이루어집니다. 2차 플러그의 가동 접점은 나일론 주름 수축 튜브를 통해 차단기 핸드카트에 연결됩니다. 차단기 핸드카트는 시험 또는 차단 위치에 있을 때만 2차 플러그를 꽂거나 뺄 수 있으며, 작동 위치에서는 기계적 연동으로 인해 2차 플러그가 잠겨 뺄 수 없습니다.

3. 고전압 개폐기의 작동 절차

개폐 장치 설계는 개폐 장치의 작동 순서와 연동이 정확하게 이루어지도록 보장하지만, 개폐 장치를 조작하는 작업자를 제외한 모든 부품은 작동 절차 및 관련 요구 사항을 엄격히 준수해야 하며, 임의로 조작해서는 안 됩니다. 또한, 분석 없이 작동을 멈추거나 고착해서는 안 되며, 그렇지 않을 경우 장비 손상이나 사고를 유발할 수 있습니다.

고전압 개폐기 변속 작동 절차

(1) 모든 캐비닛 도어와 후면 밀봉판을 닫고 잠급니다.

(2) 접지 스위치의 작동 핸들을 중간 도어 오른쪽 하단의 육각형 구멍에 삽입하고 시계 반대 방향으로 약 90° 돌려 접지 스위치를 열림 위치에 놓고 작동 핸들을 빼내면 작동 구멍의 연동판이 자동으로 뒤로 튀어나와 작동 구멍을 덮고 스위치 캐비닛 뒷문이 잠깁니다.

(3) 상부 캐비닛 도어의 계기 및 신호가 정상인지 확인합니다. 정상적으로 마이크로컴퓨터 보호 장치 전원 램프, 수동 테스트 위치 램프, 회로 차단기 개방 표시등 및 에너지 저장 표시등이 켜져 있습니다. 모든 표시등이 켜지지 않으면 캐비닛 도어를 열고 버스 전원 스위치가 닫혀 있는지 확인합니다. 스위치가 닫혀 있는데도 표시등이 여전히 켜지지 않으면 제어 루프를 점검해야 합니다.

(4) 회로 차단기 핸드카트 크랭크 핀을 삽입하고 세게 누른 후 크랭크를 시계 방향으로 약 20바퀴 돌립니다. 6kV 스위치기어의 경우 크랭크에 "딸깍" 소리가 나면서 크랭크가 끼었을 때 빼냅니다. 이때 핸드카트가 작업 위치에 있고 두 번째 플러그가 잠겨 있습니다. 차단기 핸드카트를 통과시켜 관련 신호를 확인합니다(이때 핸드카트 작업 위치 표시등이 켜지고 동시에 핸드 테스트 위치 표시등은 꺼집니다). 이때 핸드카트가 작업 위치에 있을 때는 접지 칼날 작동 구멍의 연동판이 잠겨 있어 누를 수 없다는 점에 유의해야 합니다.

(5) 도어의 작동 장치를 조작하고 회로 차단기 스위칭 전원을 켜면 도어의 빨간색 표시등이 동시에 꺼지고 브레이크등이 녹색으로 켜집니다. 전기 표시 장치, 회로 차단기 기계 접점 위치 및 기타 관련 신호를 확인하면 모든 것이 정상입니다. 6(작동, 스위치, 핸들을 시계 방향으로 패널 위치로 돌려야 합니다. 작동 핸들은 놓으면 자동으로 사전 설정 위치로 재설정되어야 합니다.)

(6) 회로 차단기가 닫은 후 자동으로 열리거나 작동 중에 자동으로 열리는 경우 고장의 원인을 파악하고 고장을 제거한 후 위의 절차에 따라 다시 전송해야 합니다.

4. 회로 차단기 작동 메커니즘

1. 전자기 작동 메커니즘

전자기 작동 메커니즘은 성숙한 기술이며, 초기 회로 차단기 작동 메커니즘을 사용합니다. 이 메커니즘은 구조가 간단하고 기계 부품 수가 약 120개 정도입니다. 전류가 흐르는 폐쇄 코일에 의해 생성된 전자기력을 이용하여 스위치 코어를 구동하고, 충격 폐쇄 링크 메커니즘을 통해 회로를 닫습니다. 폐쇄 에너지의 크기는 스위칭 전류의 크기에 전적으로 의존하므로 큰 폐쇄 전류가 필요합니다.

전자기 작동 방식의 장점은 다음과 같습니다.

구조가 단순하고, 작동이 더욱 안정적이며, 가공 요구 사항이 그다지 높지 않고, 제조가 용이하며, 생산 비용이 저렴합니다.

원격 제어 작동 및 자동 재폐쇄 기능을 구현할 수 있습니다.

닫히고 열리는 속도가 빠르다는 장점이 있습니다.

전자기 작동 방식의 주요 단점은 다음과 같습니다.

폐쇄 전류가 크고 폐쇄 코일이 소모하는 전력이 크기 때문에 고출력 직류 작동 전원 공급 장치가 필요합니다.

폐쇄 전류가 크기 때문에 일반 보조 스위치 및 릴레이 접점으로는 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 특수 DC 접촉기를 장착해야 하며, 아크 억제 코일이 있는 DC 접점을 사용하여 폐쇄 전류를 제어함으로써 코일의 개폐 동작을 제어합니다.

작동 메커니즘의 작동 속도가 느리고 접점 압력이 작아 접점 점프가 발생하기 쉽고, 닫힘 시간이 길며, 전원 전압 변화가 닫힘 속도에 큰 영향을 미칩니다.

재료비, 부피가 큰 메커니즘;

옥외 변전소 차단기 본체와 작동 장치는 일반적으로 일체형으로 조립됩니다. 이러한 일체형 차단기는 일반적으로 전기, 전기 및 수동 접점 기능만 갖추고 있으며 수동 기능은 없습니다. 작동 장치 박스에 고장이 발생하거나 차단기에 전기가 공급되지 않으면 정전 처리를 해야 합니다.

2. 스프링 작동 메커니즘

스프링 작동 메커니즘은 스프링 에너지 저장부, 폐쇄 유지부, 개방 유지부, 개방부의 네 부분으로 구성되며, 부품 수는 약 200개로 많습니다. 이 메커니즘은 스프링의 신축에 의해 저장된 에너지를 이용하여 차단기의 개폐를 제어합니다. 스프링 에너지 저장은 에너지 저장 모터 감속 메커니즘의 작동을 통해 이루어지며, 차단기의 개폐 동작은 개폐 코일에 의해 제어됩니다. 따라서 차단기의 개폐 동작에 필요한 에너지는 스프링에 저장된 에너지에 의존하며 전자기력의 크기와는 무관하므로, 과도한 개폐 전류가 필요하지 않습니다.

스프링 작동 메커니즘의 장점은 다음과 같습니다.

개폐 전류가 크지 않으므로 고출력 전원 공급 장치가 필요하지 않습니다.

이 제품은 원격 전력 저장, 전동 개폐는 물론, 국소 수동 전력 저장, 수동 개폐에도 사용할 수 있습니다. 따라서 작동 전원이 차단되거나 작동 메커니즘이 작동하지 않을 때에도 수동으로 개폐할 수 있습니다. 빠른 개폐 속도를 자랑하며, 전압 변화의 영향을 받지 않고, 빠른 자동 재폐쇄 기능도 갖추고 있습니다.

에너지 저장 모터는 저전력이며 교류(AC)와 직류(DC) 모두에 사용할 수 있습니다.

스프링 작동 메커니즘은 에너지 전달을 최적으로 조절하여 모든 종류의 회로 차단기 사양에 맞는 단일 작동 메커니즘을 제공하고, 에너지 저장 스프링의 종류에 따라 비용 효율성을 높일 수 있습니다.

스프링 작동 메커니즘의 주요 단점은 다음과 같습니다.

구조가 복잡하고, 제조 공정이 복잡하며, 가공 정확도가 높고, 제조 비용이 비교적 높습니다.

대규모 운용 인력, 부품 강도에 대한 높은 요구 조건;

기계적 고장이 쉽게 발생하여 작동 메커니즘이 움직이지 않거나, 폐쇄 코일 또는 이동 스위치가 타버릴 수 있습니다.

잘못된 점프 현상이 발생하는데, 때때로 시작 후 잘못된 점프가 제자리에 있지 않아 결합 위치를 판단할 수 없습니다.

개방 속도 특성이 좋지 않습니다.

3. 영구 자석 작동 메커니즘

영구 자석 작동 메커니즘은 새로운 작동 원리와 구조를 채택하여 영구 자석, 폐쇄 코일 및 차단 코일로 구성됩니다. 기존의 전자기 작동 메커니즘의 스프링 작동 방식, 연결봉, 잠금 장치 등이 제거되어 구조가 간단하고 부품 수가 약 50개 정도로 매우 적으며, 작동 시 주요 구동 부품은 하나뿐이어서 신뢰성이 매우 높습니다. 영구 자석을 사용하여 회로 차단기의 위치를 ​​고정하며, 전자기 작동, 영구 자석 고정 및 전자 제어 방식을 사용하는 작동 메커니즘입니다.

영구 자석 작동 메커니즘의 작동 원리: 코일에 전류가 흐르면 발전기와 영구 자석의 자기 회로 상단에 서로 반대 방향의 자속이 발생하고, 두 자기장의 중첩으로 생성된 자기력이 가동 코어를 하강시킵니다. 코어가 약 절반 정도 이동하면 하단의 자기 공극이 줄어들고, 영구 자석의 자기력선이 하단으로 이동하여 폐쇄 코일의 자기장과 영구 자석의 자기장과 같은 방향을 향하게 됩니다. 따라서 가동 철심의 하강 속도가 빨라지며, 이때 폐쇄 전류가 사라집니다. 영구 자석은 가동 철심과 고정 철심이 제공하는 낮은 자기 임피던스 채널을 이용하여 가동 철심을 닫힌 안정된 위치에 유지합니다. 브레이크 코일에 전류가 흐르면 자기 회로 하단과 영구 자석에 반대 방향의 자속이 발생하고, 두 자기장의 중첩으로 발생하는 자기력으로 인해 가동 철심이 위쪽으로 움직입니다. 가동 철심이 약 절반 정도 이동하면 자기 회로 상단의 공극이 줄어들고 영구 자석의 자기력선이 위쪽으로 이동하여 브레이크 코일의 자기장과 영구 자석의 자기장이 같은 방향을 향하게 됩니다. 따라서 가동 철심은 계속해서 위쪽으로 이동하며, 최종적으로 정지 위치에 도달합니다. 이때 게이트 전류가 사라지면 영구 자석은 가동 철심과 고정 철심이 제공하는 낮은 자기 임피던스 채널을 이용하여 가동 철심을 열린 안정된 위치에 유지합니다.

영구 자석 작동 메커니즘의 장점은 다음과 같습니다.

쌍안정 이중 코일 메커니즘을 채택했습니다. 영구 자석 작동 메커니즘을 통해 접점 폐쇄 작동 코일을 제어하며, 접점 폐쇄 코일에 영구 자석을 장착하여 고출력 전환 시 접점 폐쇄 시 발생하는 문제를 효과적으로 해결했습니다. 영구 자석이 자기 에너지를 가지고 있어 접점 폐쇄 작동에 활용할 수 있으므로, 접점 폐쇄 코일에 공급해야 하는 에너지를 줄일 수 있어 접점 폐쇄 작동에 필요한 전류량을 최소화할 수 있습니다.

가동 철심의 상하 운동에 의해 회전 암을 통해 절연봉이 회로 차단기 진공 아크 챔버의 동적 접점에 작용하여 회로 차단기 접점을 작동시킵니다. 이는 기존의 기계식 잠금 방식을 대체하여 기계 구조를 크게 단순화하고 재료를 절감하여 비용을 낮추며 고장 발생 지점을 줄이고 기계 작동의 신뢰성을 크게 향상시킵니다. 또한 유지 보수가 필요 없어 유지 보수 비용을 절감할 수 있습니다.

영구 자석 작동 메커니즘의 영구 자력은 거의 소멸되지 않으며, 수명은 최대 10만 회에 달합니다. 전자기력은 개폐 작동에 사용되고, 영구 자력은 쌍안정 위치 유지에 사용되어 전달 메커니즘을 단순화하고 작동 메커니즘의 에너지 소비와 소음을 줄입니다. 영구 자석 작동 메커니즘의 수명은 전자기 작동 메커니즘 및 스프링 작동 메커니즘보다 3배 이상 깁니다.

비접촉식, 무동력 부품, 마모 및 바운스가 없는 전자 근접 스위치를 보조 스위치로 채택하여 접촉 불량 문제가 없고 작동이 안정적이며 외부 환경의 영향을 받지 않고 수명이 길며 신뢰성이 높아 접촉 바운스 문제를 해결합니다.

동기식 제로 크로싱 스위치 기술을 채택했습니다. 전자 제어 시스템의 제어 하에 회로 차단기의 동적 및 정적 접점을 제어하여 각 레벨의 시스템 전압 파형과 전류 파형이 제로 크로싱 지점을 통과할 때 차단이 이루어지도록 합니다. 따라서 돌입 전류와 과전압 진폭이 작아져 전력망 및 설비 운영에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. 반면, 전자기 작동 메커니즘과 스프링 작동 메커니즘은 작동이 불규칙적일 수 있어 높은 돌입 전류와 과전압 진폭을 발생시켜 전력망과 설비에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

영구 자석 작동 메커니즘은 국소/원격 개폐 작동을 구현할 수 있으며, 보호 개폐 기능 및 수동 개폐 기능도 구현할 수 있습니다. 작동에 필요한 전력 용량이 작기 때문에 커패시터를 직접 스위칭 전원으로 사용하며, 커패시터 충전 시간이 짧고 충전 전류가 작으며 충격 저항이 강합니다. 따라서 정전 후에도 회로 차단기의 온/오프 작동이 가능합니다.

영구 자석 작동 메커니즘의 주요 단점은 다음과 같습니다.

수동으로 끌 수 없으며, 작동 중 전원 공급이 끊기거나 콘덴서 전력이 소진되어 콘덴서가 충전되지 않으면 작동을 멈출 수 없습니다.

수동으로 열 때는 초기 개방 속도가 충분히 빨라야 하므로 상당한 힘이 필요합니다. 그렇지 않으면 작동할 수 없습니다.

에너지 저장 커패시터의 품질은 균일하지 않고 보장하기 어렵습니다.

이상적인 개방 속도 특성을 얻기는 어렵습니다.

영구 자석 작동 메커니즘의 개방 출력 전력을 높이는 것은 어렵습니다.