개폐 장치 소개

개폐기는 특정 설계에 따라 1차 설비와 2차 설비를 조립하여 전력을 분배하는 장치 전체를 말하며, 주로 회로와 설비를 제어하고 보호하는 데 사용됩니다. 개폐기는 입력 및 출력 선로의 전압 수준에 따라 고전압 개폐기(고정형 및 이동형)와 저전압 개폐기(고정형 및 서랍형)로 구분됩니다.
고전압 개폐기의 구조는 대체로 유사하며, 주로 모선실, 차단기실, 2차 제어실(계측실), 그리고 배전실로 나뉜다. 각 방 사이에는 일반적으로 강판으로 된 절연층이 설치되어 있다. 저전압 개폐기는 주로 구성 요소의 설치 방법에 따라 분류된다.

KYN28A-12 장갑형 중간 장착 고전압 개폐기

GGD 저전압 고정형 스위치 캐비닛

MNS 저전압 인출식 스위치 캐비닛

KYN61-40.5 탈착식 금속 밀폐형 장갑 개폐 장치

GCK 저전압 인출식 스위치 캐비닛

내부 구성 요소에는 버스(모선), 회로 차단기, 일반 계전기, 통합 계전기 보호 장치, 측정 기기, 절연 나이프, 표시등, 접지 나이프 등이 포함됩니다.

1. 입력 회선 캐비닛은 전력 수신 캐비닛이라고도 합니다. 이는 전력망(입력 회선에서 모선까지)으로부터 전기 에너지를 수신하는 데 사용되는 장치입니다. 일반적으로 회로 차단기, 변류기(CT), 전력 변환기(PT), 절연 나이프 및 기타 구성 요소가 장착되어 있습니다.

2. 송전 캐비닛은 급전 캐비닛 또는 배전 캐비닛이라고도 합니다. 이 장비는 (버스에서 각 출력 회선으로) 전기 에너지를 분배하는 데 사용되며, 일반적으로 회로 차단기, 변류기(CT), 전력 변환기(PT), 절연 나이프 및 기타 구성 요소를 갖추고 있습니다.

3. 버스 연결
버스 차단기 캐비닛이라고도 합니다. 두 개의 버스 구간(버스 대 버스)을 연결하는 데 사용되는 장치입니다. 버스 연결은 단일 버스 구간 및 이중 버스 시스템에서 사용자의 요구 사항이나 다양한 작동 모드 선택에 대한 보증을 충족하기 위해 자주 사용됩니다. 고장 발생 시 선택적으로 부하를 차단할 수 있습니다.

4. PT 캐비닛(전압 변압기 캐비닛)은 일반적으로 모선에 직접 설치되어 모선 전압을 감지하고 보호 기능을 수행합니다. 내부에는 주로 전압 변압기(PT), 절연 나이프, 퓨즈 및 피뢰기 등이 설치됩니다.

5. 절연 캐비닛은 모선의 양 끝단을 절연하거나 전력 수신 장비를 전력 공급 장비로부터 절연하는 데 사용됩니다. 작업자가 유지보수 및 수리 작업을 용이하게 할 수 있도록 가시적인 최종 지점을 제공합니다. 절연 캐비닛은 부하 전류를 차단하거나 개방할 수 있는 기능이 없으므로, 연결된 회로 차단기가 닫혀 있을 때는 절연 캐비닛의 핸드카트를 밀거나 당겨서는 안 됩니다. 일반적으로 작업자의 오작동을 방지하기 위해 회로 차단기의 보조 접점과 절연 핸드카트 사이에 연동 장치를 설치해야 합니다.

6. 콘덴서 캐비닛은 보상 캐비닛이라고도 하며, 전력망의 역률을 개선하거나 무효 전력을 보상하는 데 사용됩니다. 주요 구성 요소는 병렬로 연결된 콘덴서 뱅크 그룹, 스위칭 제어 루프 및 퓨즈입니다. 이들은 전기 기기를 보호합니다. 일반적으로 입력 캐비닛과 병렬로 설치되며, 하나 이상의 콘덴서 캐비닛을 병렬로 운전할 수 있습니다. 콘덴서 캐비닛이 전력망에서 분리된 후 콘덴서 뱅크가 방전 과정을 완료하는 데 시간이 걸리므로 캐비닛 내부의 구성 요소, 특히 콘덴서 뱅크를 직접 만져서는 안 됩니다. 전원이 차단된 후 일정 시간(콘덴서 뱅크 용량에 따라 다름, 예: 1분) 동안에는 콘덴서의 과전압 손상을 방지하기 위해 재접속을 금지해야 합니다. 자동 제어 기능을 수행할 때는 각 콘덴서 뱅크 그룹의 스위칭 시간을 적절하게 배분하여 특정 그룹의 콘덴서가 손상되는 반면 다른 그룹은 스위칭이 거의 되지 않는 상황을 방지해야 합니다.

7. 측정 캐비닛

주로 전력(kWh) 측정에 사용되며, 고전압과 저전압으로 구분됩니다. 일반적으로 차단 스위치, 퓨즈, 변류기(CT), 전력 변환기(PT), 유효 전력량계(기존 계량기 또는 디지털 계량기), 무효 전력량계, 계전기 및 기타 보조 장비(부하 모니터 등)와 함께 설치됩니다.
8. GIS 캐비닛은 밀폐형 복합 전기 캐비닛이라고도 하며, 차단기, 절연 스위치, 접지 스위치, CT, PT, 피뢰기, 모선 등이 금속 외피 내에 밀폐되어 결합된 형태입니다. 또한, 우수한 절연성과 아크 소멸 성능을 가진 가스(일반적으로 육불화황 SF6 사용)를 상과 접지 사이에 절연 조치로 사용하여 고전압 및 대용량 전력망에 적합하며, 전력 분배 및 제어에 사용됩니다.
9. 회로 차단기가 정상적으로 작동할 때, (특수 용도를 제외하고) 회로는 닫힌 상태이며, 회로는 연결되어 있습니다. 자동 제어 또는 보호 제어 작동 시, 회로 차단기는 종합 보호 장치의 제어 하에 회로를 차단하거나 연결할 수 있습니다. 회로 차단기는 정상 부하 전류를 차단할 뿐만 아니라, 일정 시간 동안 단락 전류(정상 작동 전류의 수 배 또는 수십 배)를 견딜 수 있고, 단락 전류를 차단하여 고장 회로 및 장비를 차단할 수 있습니다. 따라서 회로 차단기의 주요 기능은 회로를 차단하고 연결하는 것입니다(정상 전류 차단 및 연결, 단락 전류 차단 포함). 회로를 차단하고 연결하는 과정에서 회로 차단기의 가동 접점과 고정 접점 사이에는 필연적으로 아크가 발생합니다. 접점을 보호하고 접점 재료의 손실을 줄이며 회로를 안정적으로 차단하기 위해서는 아크를 최대한 빨리 소멸시키는 조치를 취해야 합니다. 그중 하나는 차단기의 가동 접점과 고정 접점에 서로 다른 아크 소멸 매체를 채워 넣는 것입니다. 아크 소멸 매체의 종류에 따라 유입식 차단기(유체 함량 많음, 유체 함량 적음), 육불화황(SF6) 차단기, 진공 차단기, 공기 차단기 등으로 나눌 수 있습니다. 고전압 및 저전압 개폐기에서 프로젝트 현장에 자주 등장하는 주요 장비가 바로 차단기입니다. 차단기의 가동 접점과 고정 접점은 일반적으로 아크 소멸 매체로 채워진 용기에 싸여 있기 때문에, 차단기의 개폐 상태를 직접 확인할 수 없고, 보통 차단기의 보조 장치(예: 개폐 위치 표시기 등)를 통해 확인합니다.

10. 절연 칼

절연 나이프(또는 절연 스위치)는 명확한 단선이 있어 연결 또는 차단 여부를 확인할 수 있습니다. 주로 고전압 전원을 차단하여 선로 및 장비의 안전한 유지보수를 보장하는 데 사용됩니다. 차단 가능한 전류는 매우 작습니다(일반적으로 수 암페어 정도). 특수 아크 소멸 장치가 없으므로 고장 전류 및 정상 작동 전류를 차단하는 데 사용할 수 없으며, 부하가 걸린 상태에서 차단 작업을 수행해서는 안 됩니다.

11. 퓨즈

퓨즈는 간단한 회로 보호 장치입니다. 퓨즈의 원리는 퓨즈를 통과하는 전류가 일정 시간 동안 특정 값에 도달하거나 초과하면 퓨즈 자체가 녹아 회로를 차단하는 것입니다. 작동 원리가 간단하고 설치가 간편하며, 일반적으로 단독으로 사용되지 않고 다른 전기 기기와 함께 사용됩니다. 주요 작동 특징은 다음과 같습니다. 첫째, 전류가 특정 값에 도달해야 합니다. 이 값은 퓨즈가 공장에서 출고되기 전에 설정되며 변경할 수 없습니다. 둘째, 전류가 특정 값에 도달한 후 일정 시간이 지나야 합니다. 이 시간 또한 제조사에서 설정하며 변경할 수 없습니다. 퓨즈에는 지연형, 고속형, 초고속형 등 다양한 종류가 있습니다. 셋째, 작동 후 퓨즈 본체가 손상되면 재사용할 수 없으며 교체해야 합니다. 퓨즈가 끊어졌는지 여부는 퓨즈 표시등이나 녹는 현상을 통해 확인할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 퓨즈와 보호관은 이러한 전기 기기 범주에 속합니다.

12. 부하 스위치
부하 스위치는 간단한 아크 소멸 장치를 갖추고 있습니다. 아크 소멸 매체는 일반적으로 공기이며, 특정 전류 및 과전류를 차단할 수 있지만 단락 전류를 차단할 수는 없으며 단락 고장을 차단하는 데 사용할 수 없습니다. 따라서 부하 스위치를 회로 차단기 대신 사용하는 것은 절대 허용되지 않습니다. 부하 스위치를 사용해야 하는 경우, 앞서 언급한 고전압 퓨즈와 함께 사용해야 합니다(실제로 간단한 과부하 보호에는 퓨즈와 부하 스위치를 직렬로 연결하여 사용하는 경우가 많지만, 이는 프로젝트 비용을 절감하기 위한 것입니다). 부하 스위치는 절연 나이프와 유사하며, 명확한 차단 간격이 있어 회로의 개폐 상태를 쉽게 판단할 수 있습니다.

13. 변압기

간단히 말해, 변압기는 교류 전자기장을 이용하여 서로 다른 전압 레벨(실제로는 전기 에너지)을 변환하는 장치이며, 변환 전후의 전압은 주파수 변화가 없습니다. 용도에 따라 전력 변압기, 정류 변압기, 전압 조정기, 절연 변압기, 변류기(CT), 전력변조기(PT) 등 여러 종류로 나눌 수 있습니다. 우리가 프로젝트 현장에서 흔히 접하는 것은 전력 변압기입니다.
변압기와 관련된 주요 기술 매개변수는 다음과 같습니다. ① 정격 용량: 정격 작동 조건에서 변압기의 정격 출력 용량(U×I, 단위: KVA) ② 정격 전압: 무부하, 정격 탭, 단자 전압 ③ 무부하 손실: 무부하 조건에서 변압기의 손실(철손이라고도 함) ④ 무부하 전류: 무부하 조건에서 1차측 코일을 통해 흐르는 전류 값 ⑤ 단락 손실: 1차측 정격 전류와 2차측 단락으로 인한 손실(주로 코일 저항에 의해 발생) ⑥ 탭(tap) 개념: 전력망 운영 요구 사항을 충족하기 위해 일반 변압기의 고전압 측에는 탭이 있으며, 이러한 탭의 전압 값은 정격 전압의 백분율로 표시되는 탭 전압입니다. 예를 들어, 10kV 고전압 변압기는 ±5% 탭을 가지고 있는데, 이는 변압기가 10.5kV(+5%), 10kV(정격), 9.5kV(-5%)의 세 가지 전압 레벨에서 작동할 수 있음을 의미합니다. 일반적으로 부하 탭 변압기의 탭(탭 포인트) 수는 7개(±3×2.5%) 또는 9개(±4×2%)와 같이 더 많습니다. 탭 체인저의 동기 스위칭이 완벽하게 보장되지 않기 때문에 부하 탭 변압기는 일반적으로 병렬로 운전할 수 없습니다. ⑦ 유효 부하: 전력 시스템에서 기계 에너지 또는 열 에너지를 생성하는 부하입니다. 하지만 전기 히터, 전기 용광로, 조명 등과 같이 순수 저항 부하는 유효 전력만 소비하므로 완전한 유효 부하입니다. 비동기 모터와 동기 모터의 부하는 유효 전력과 무효 전력을 모두 소비합니다. 이 중 작동에 의해 기계 에너지를 생성하는 부분이 유효 부하입니다. ⑧ 유효 부하는 발전기의 유효 전력으로 공급되어야 합니다. ⑧ 무효 전력 부하: 일을 하지 않는 전기 부하의 일부입니다. 무효 전력은 변압기, 모터, 에어컨, 냉장고 등과 같은 유도 부하에서만 소비됩니다. 따라서 발전기가 유효 전력을 출력하는 동시에 무효 전력도 공급해야 합니다. 무효 전력이 계통의 요구를 충족하지 못하면 시스템 전압이 떨어집니다. 사용자의 요구를 충족하고 전압 수준을 유지하기 위해 변전소에 무효 전력 보상기를 설치하여 무효 전력 균형을 유지해야 합니다. ⑨ 비상 예비력: 전력 시스템의 예비 용량 구성 요소 중 하나입니다. 발전 설비는 전력 공급에 영향을 미치는 일시적 또는 영구적 고장이 발생할 수 있으므로 발전 시설의 안전을 보장하기 위해 시스템에는 일정 수의 비상 예비 전원이 갖춰져 있어야 합니다. ⑩ 시스템 분리: 시스템의 동기화 손실 및 사고 확산을 방지하기 위해 전력 시스템을 완전히 분리하여 더 이상 동기적으로 작동하지 않는 여러 개의 독립적인 시스템으로 분리합니다. 일부 지역 시스템은 부하 감소 후 전력 부족과 주파수 및 전압 강하가 발생할 수 있으므로 전체 시스템의 안정성이 손상되는 것을 방지하기 위해 부하의 일부를 제거해야 합니다.