전기 및 전자 분야에서는 사고가 발생하는 경우가 많습니다. 건물, 사무실, 주택, 학교, 산업 등에 심각한 피해를 입힐 수 있습니다. 안전 조치를 취했지만 전압과 전류를 신뢰하는 것은 정확하지 않습니다. 회로 차단기가 설치되면 갑작스러운 전압 및 전류 상승을 제어합니다. 어떤 사고에서도 도움이 될 것입니다. 회로 차단기는 전기 시스템의 핵심과 같습니다. 시스템의 정격에 따라 설치되는 여러 유형의 회로 차단기가 있습니다. 집에서는 다양한 종류의 회로 차단기가 사용되며 산업에서는 다른 유형의 회로 차단기가 사용됩니다. 다양한 유형의 회로 차단기와 그 중요성에 대해 자세히 논의하겠습니다.
회로 차단기 란 무엇입니까?
전기 회로 차단기는 보호 및 제어를 위해 자동 또는 수동으로 작동 할 수있는 스위칭 장치입니다. 전력 시스템 . 현대의 전력 시스템에서 회로 차단기의 설계는 큰 전류에 따라 변경되고 작동 중 아크를 방지합니다.
회로 차단기
집, 사무실, 학교 또는 산업 또는 배전 그리드에서 다른 장소로 들어오는 전기는 큰 회로를 형성합니다. 한쪽 끝을 형성하는 발전소에 연결된 선을 열선이라고하고 다른 쪽 끝을 형성하는지면에 연결되는 다른 선입니다. 이 두 라인 사이에 전하가 흐를 때마다 둘 사이에 전위가 발생합니다. 전체 회로의 경우 부하 (기기) 연결이 전하 흐름에 대한 저항을 제공하고 집 또는 산업 내부의 전체 전기 시스템이 원활하게 작동합니다.
기기가 충분히 저항력이 있고 과전류 또는 전압을 유발하지 않는 한 원활하게 작동합니다. 와이어를 가열하는 이유는 회로를 통해 너무 많은 전하가 흐르거나 핫 엔드 와이어가 접지 와이어에 단락되거나 갑자기 연결되면 와이어가 가열되어 화재가 발생하기 때문입니다. 회로 차단기는 나머지 회로를 단순히 차단하는 상황을 방지합니다.
회로 차단기 유형의 기본 작동
글쎄, 우리는 회로 차단기가 무엇인지 알고 . 이제이 섹션에서는 회로 차단기의 작동 원리 .
전기 엔지니어는이 장치의 작동을 아는 것이 중요합니다. 엔지니어뿐 아니라 사람들 전체가이 영역에 속해 있기 때문에이를 인식해야합니다. 이 장치에는 한 쌍의 전극이 포함되어 있으며 하나는 고정되어 있고 다른 하나는 움직일 수 있습니다. 두 접점이 접촉하면 회로가 닫히고이 접점이 함께 있지 않으면 회로가 닫힌 상태로 이동합니다. 이 작업은 회로가 초기 단계에서 OPEN 또는 CLOSE 상태에 있어야하는지 작업자의 필요성에 따라 달라집니다.
조건 1 : 회로를 생성하기 위해 장치가 첫 번째 단계에서 닫혀 있다고 가정하고, 손상이 발생하거나 작업자가 OPEN을 생각할 때 논리 표시기는 이동을 제공하여 두 접점을 분리하는 트립 릴레이를 자극합니다. 일정한 코일에서 멀리 떨어져있는 가동 코일.
이 작업은 매우 간단하고 쉬운 것처럼 보이지만 실제 문제는 두 개의 접점이 멀리 떨어져있을 때 높은 전위에서 낮은 전위로 큰 전자 전이를 촉진하는 두 개의 접점 사이에 큰 일시적인 전위 변화가 있다는 것입니다. 접점 사이의이 임시 갭은 전자가 하나에서 다른 전극으로 이동하기 위해 유전체를 작동시킵니다.
전위 변화가 절연 내력의 힘보다 크면 전자가 한 전극에서 다른 전극으로 이동합니다. 이것은 전극 사이에 거대한 점화를 일으킬 수있는 유전체 모드를 이온화합니다. 이 점화는 호 . 이 점화조차도 몇 마이크로 초 동안 유지되며 전체 차단기 장치를 손상시켜 전체 장비 및 케이스에 손상을 줄 수 있습니다. 이 점화를 제거하려면 회로가 손상되기 전에 두 전극을 분리하는 유전 능력을 먼저 꺼야합니다.
아크 현상
회로 차단기 작동 중 아크는 명확하게 관찰해야하는 아크입니다. 그래서 회로 차단기의 아크 현상 잘못된 경우에 발생합니다. 예를 들어, 방어 적 접근이 일어나고 접촉을 시작하기 전에 접촉에 광범위한 전류 흐름이있을 때.
접점이 OPEN 상태 인 순간 접점 면적이 급격히 감소하고 큰 SC 전류로 인해 전류 밀도가 증가합니다. 이 현상은 온도 상승으로 이어지며 이러한 열 발생은 차단 매체를 이온화하기에 충분합니다. 이온화 된 매체는 컨덕터와 아크가 접점 사이에서 유지되면서 작동합니다. 아크는 접점에 대한 최소 저항 경로를 생성하고 아크가 존재하는 동안 엄청난 전류가 흐를 것입니다. 이 상태는 회로 차단기의 작동을 손상시킵니다.
아크가 발생하는 이유
아크 종료 접근 방식을 알기 전에 아크 발생에 대한 책임이있는 매개 변수를 평가 해 보겠습니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
- 접점간에 존재하는 잠재적 인 변화
- 접촉 사이에있는 이온화 된 입자
접점 사이에있는 이러한 전위 변화는 접점의 거리가 최소이므로 아크가 존재하기에 충분합니다. 또한 이온화 매체는 아크를 보존하는 기능을 보유합니다.
이것들은 아크의 이유 세대.
회로 차단기의 분류
다양한 유형의 고전압 회로 차단기에는 다음이 포함됩니다.
- 공기 차단기
- SF6 회로 차단기
- 진공 차단기
- 오일 차단기
- 공기 차단기
회로 차단기의 유형
공기 차단기
이 회로 차단기는 대기압에서 담금질 매체가 아크 인 공기에서 작동합니다. 많은 국가에서 공기 회로 차단기는 오일 회로 차단기로 대체됩니다. 오일 회로 차단기에 대해서는 기사 뒷부분에서 논의 할 것입니다. 따라서 ACB의 중요성은 최대 15KV의 공기 회로 차단기를 사용하는 데 여전히 선호되는 선택입니다. 15V에서 사용하면 오일 차단기가 불이 붙을 수 있기 때문입니다.
에어 식 차단기
두 가지 유형의 공기 회로 차단기는 다음과 같습니다.
- 일반 공기 회로 차단기
- Airblast 회로 차단기
일반 공기 차단기
일반 공기 회로 차단기는 Cross-Blast Circuit Breaker라고도합니다. 여기에서 회로 차단기는 접점을 둘러싸는 챔버가 장착됩니다. 이 챔버는 아크 슈트로 알려져 있습니다.
이 호는 그것을 몰기 위해 만들어졌습니다. 공기 회로 차단기의 냉각을 달성하는 데 아크 슈트가 도움이 될 것입니다. 내화물에서 아크 슈트가 만들어집니다. 아크 슈트의 내부 벽은 아크가 접근하지 않는 방식으로 형성됩니다. 아크 슈트 벽에 투영 된 와인딩 채널로 이동합니다.
아크 슈트에는 많은 작은 구획이 있고 금속으로 분리 된 플레이트 인 많은 구획이 있습니다. 여기서 각각의 작은 구획은 미니 아크 슈트로 작동하고 금속 분리 판은 아크 스플리터처럼 작동합니다. 아크가 일련의 아크로 분할 될 때 모든 아크 전압은 시스템 전압보다 높습니다. 저전압 애플리케이션에만 바람직합니다.
에어 블라스트 회로 차단기
Airblast 회로 차단기는 245kV, 420kV 등의 시스템 전압에 사용됩니다. Airblast 회로 차단기는 두 가지 유형이 있습니다.
- 축 폭발 차단기
- 슬라이딩 이동 접점이있는 축 방향 분사.
축 폭발 차단기
축 방향 블래스터 브레이커에서 축 방향 블래스터 브레이커의 이동 접점이 접촉합니다. 노즐 오리피스는 평상시 닫힘 상태에서 차단기의 접점에 고정됩니다. 챔버에 고압이 유입되면 오류가 발생합니다. 전압은 노즐 오리피스를 통해 흐를 때 고압 공기를 유지하기에 충분합니다.
Air-Blast Circuit Beaker의 장점
- 아크 에너지가 적기 때문에 빈번한 작동이 필요한 곳에 사용됩니다.
- 화재 위험이 없습니다.
- 크기가 작습니다.
- 유지 관리가 덜 필요합니다.
- 아크 담금질이 훨씬 빠릅니다.
- 회로 차단기의 속도가 훨씬 빠릅니다.
- 아크의 지속 시간은 모든 전류 값에 대해 동일합니다.
Air-Blast 회로 차단기의 단점
- 추가 유지 관리가 필요합니다.
- 공기는 상대적으로 낮은 아크 소화 특성을 가지고 있습니다.
- 그것은 고용량 공기 압축기를 포함합니다.
- 공기 파이프 접합부에서 공기 압력 누출 가능성이있을 수 있습니다.
- 재 스트라이킹 전류 및 전압 초핑의 높은 비율 상승 가능성이 있습니다.
기중 차단기의 적용 및 용도
- 식물, 전기 기계, 변압기, 축전기 및 발전기 보호에 사용됩니다.
- 전기 공유 시스템 및 GND 약 15Kv에도 공기 회로 차단기가 사용됩니다.
- 저 전류 및 고전류 및 전압 애플리케이션에도 사용됩니다.
SF6 회로 차단기
SF6 회로 차단기에서 전류 전달 접점은 SF6 회로 차단기로 알려진 육 불화 황 가스에서 작동합니다. 우수한 절연성 및 높은 전기 음성입니다. 자유 전자를 흡수하는 친화력이 높다는 것을 알 수있다. 음이온은 자유 전자가 SF6 가스 분자와 충돌 할 때 형성되며, 그 가스 분자에 의해 흡수됩니다. 전자와 SF6 가스 분자를 부착하는 두 가지 다른 방법은 다음과 같습니다.
SF6 + e = SF6
SF6 + e = SF5- + F
형성되는 음이온은 자유 전자보다 훨씬 무겁습니다. 따라서 다른 일반적인 가스와 비교할 때 SF6 가스에서 하전 입자의 전체 이동성은 훨씬 적습니다. 하전 입자의 이동성은 가스를 통해 전류를 전도하는 데 주로 책임이 있습니다. 따라서 SF6 가스에서 더 무겁고 이동성이 적은 대전 입자의 경우 매우 높은 유전 강도를 얻습니다. 이 가스는 가스 점도가 낮기 때문에 열 전달 특성이 좋습니다. SF6는 공기 회로 차단기보다 아크 담금질 매체에서 100 배 더 효과적입니다. 33KV에서 800KV까지의 중전 압 및 고전압 전력 시스템에 모두 사용됩니다.
SF6 회로 차단기
SF6의 회로 차단기 유형
- 단일 차단기 SF6 회로 차단기 최대 220 개 적용
- 2 개의 차단기 SF6 회로 차단기 적용 최대 400
- 최대 715V에 적용되는 4 개의 차단기 SF6 회로 차단기
진공 차단기
진공 회로 차단기는 진공을 사용하여 아크를 소멸시키는 회로입니다. 유전체 회복 특성, 우수한 차단 기능을 가지고 있으며 라인 주파수 전류에 중첩 된 아크 불안정성으로 인한 고주파 전류를 차단할 수 있습니다.
VCB의 작동 원리는 전극이라는 두 개의 접점이 정상 작동 조건에서 닫힌 상태로 유지됩니다. 시스템의 어느 부분에서 오류가 발생하면 회로 차단기의 트립 코일에 전원이 공급되고 마지막으로 접점이 분리된다고 가정합니다.
차단기의 접점이 진공 상태에서 열리는 순간, 즉 10-7 ~ 10-5 Torr 접점의 금속 증기 이온화에 의해 접점 사이에 아크가 생성됩니다. 여기서 아크는 빠르게 소멸됩니다. 이것은 아크 동안 생성 된 전자, 금속 증기 및 이온이 CB 접점 표면에서 빠르게 응축되어 유전체 강도를 빠르게 회복하기 때문에 발생합니다.
장점
- VCB는 신뢰할 수 있고 컴팩트하며 긴 수명입니다.
- 고장 전류를 차단할 수 있습니다.
- 화재 위험이 없습니다.
- 소음이 발생하지 않습니다.
- 유전 강도가 더 높습니다.
- 제어 작동에 필요한 전력이 적습니다.
오일 차단기
이 유형의 회로에서는 차단기 오일이 사용되지만 미네랄 오일이 바람직합니다. 공기보다 단열성이 우수합니다. 이동 접점과 고정 접점은 절연유 내부에 잠겨 있습니다. 전류의 분리가 일어나면 오일의 캐리어 접촉이 발생하면 접점 분리 순간 회로 차단기의 아크가 초기화되고이 아크로 인해 오일의 아크가 기화되어 수소 가스로 분해되어 최종적으로 아크 주변의 수소 거품.
이 고도로 압축 된 가스 버블과 아크는 전류가 사이클의 제로 교차점에 도달 한 후 아크가 다시 치는 것을 방지합니다. OCB는 가장 오래된 유형의 회로 차단기입니다.
오일 유형의 다양한 유형의 회로 차단기
- 벌크 오일 차단기
- 최소 오일 회로 차단기
벌크 오일 차단기 (BOCB)
BOCB에서 오일은 담금질 매체를 아크로 만들고 회로 차단기의 접지 부분과 전류 전달 접점 사이의 절연 매체에도 사용됩니다. 동일한 변압기 절연유가 사용됩니다.
BOCB의 작동 원리에 따르면 오일의 전류 전달 접점이 분리되면 분리 된 접점 사이에 아크가 생성됩니다. 형성된 아크는 아크 주위에 빠르게 성장하는 가스 버블을 생성합니다. 움직이는 접점이 아크의 고정 접점에서 멀어지면서 아크의 저항이 증가합니다. 여기서 저항이 증가하면 온도가 낮아집니다. 따라서 감소 된 가스 형성이 아크를 둘러싸고 있습니다.
전류가 제로 크로싱을 통과하면 BOCB에서 아크 소멸이 발생합니다. 완전히 밀폐 된 용기에서 가스 거품은 오일 내부에 둘러싸여 있습니다. 오일은 기포에 고압으로 둘러싸여 아크 주변에 고압 가스가 생성됩니다. 압력이 증가하면 가스의 탈 이온화도 증가하여 아크 퀜칭이 발생합니다. 수소 가스는 오일 회로 차단기의 아크 냉각을 냉각시키는 데 도움이됩니다.
장점
- 분해로 인한 냉각성 우수
- 오일은 유전 강도가 높습니다.
- 그것은 지구와 충전부 사이의 절연체 역할을합니다.
- 여기에 사용 된 오일은 분해하는 동안 아크 에너지를 흡수합니다.
단점
- 고속 중단을 허용하지 않습니다.
- 아크 시간이 오래 걸립니다.
최소 오일 차단기
차단 매체로 오일을 사용하는 회로 차단기입니다. 최소 오일 회로 차단기는 차단 장치를 활성 전위의 절연 챔버에 배치합니다. 그러나 단열재는 차단 실에서 사용할 수 있습니다. 오일 량이 적어 최소 오일 차단기라고합니다.
장점
- 유지 관리가 덜 필요합니다.
- 자동 운전과 수동 모두에 적합합니다.
- 더 작은 공간이 필요합니다.
- MVA의 용량 차단 비용도 적습니다.
단점
- 탄화로 인해 오일이 열화됩니다.
- 폭발 및 화재의 가능성이 있습니다
- 기름의 양이 적기 때문에 탄화가 증가합니다.
- 접점 사이의 공간에서 가스를 제거하는 것은 매우 어렵습니다.
또한 회로 차단기는 다른 유형에 따라 분류되며 다음과 같습니다.
전압 등급 기준
회로 차단기의 초기 분류는 사용되는 기능 전압에 따라 다릅니다. 주로 두 종류의 전압 기반 회로 차단기가 있으며 다음과 같습니다.
- 고전압 – 1000V 이상의 전압 레벨에서 구현됩니다. 이들은 75kV 및 123kV 장치로 더 나뉩니다.
- 저전압 – 1000V 미만의 전압 레벨에서 구현됩니다.
설치 유형에 따라
이러한 장치는 밀폐 된 위치 또는 야외 위치를 의미하는 설치 위치에 따라 나뉩니다. 일반적으로 이들은 매우 높은 수준의 전압에서 작동합니다. 폐쇄 형 회로 차단기는 건물 내부 또는 내후성 화합물이있는 차단기를 사용하도록 설계되었습니다. 이 두 종류 사이에있는 중요한 변화는 패킹 구조와 컴파운드이지만 현재 보유 장비 및 기능과 같은 내부 디자인은 거의 유사합니다.
외부 디자인 유형에 따라
물리적 구조 설계에 따라 회로 차단기는 다시 두 가지 유형이 있습니다.
데드 탱크 유형 – 여기에서 스위칭 장비는베이스 전위의 용기에 있으며 차폐 매체와 차단기로 둘러싸여 있습니다. 이들은 주로 미국 주에서 사용됩니다.
라이브 탱크 유형 – 여기서 스위칭 장비는 최대 전위에서 용기에 위치하며 차폐 매체와 차단기로 둘러싸여 있습니다. 이들은 주로 유럽과 아시아 국가에서 사용됩니다.
중단 매체 유형에 따라
이것은 회로 차단기의 중요한 분류입니다. 여기에서 장치는 아크 파괴 접근 방식과 중단 매체에 따라 분류됩니다. 일반적으로이 두 가지는 회로 차단기의 구성에서 중요한 매개 변수로 나타 났으며 다른 구성 요소를 지배했습니다. 주로 오일과 공기가 차단 매체로 사용됩니다. 이 외에도 Hexafluoride와 진공이 차단 매체 역할을합니다. 이 두 가지는 요즘 가장 많이 사용됩니다.
HVDC 회로 차단기
회로에서 일반적인 전류 흐름을 방해하는 스위칭 장치입니다. 손상이 발생하면 장치의 기계적 접점 사이에 거리가 생겨 회로 차단기가 OPEN 상태로 이동합니다. 여기서 회로 차단은 전류의 흐름이 단방향 일 뿐이고 영 전류가 존재하지 않기 때문에 다소 복잡합니다. 이 장치의 중요한 용도는 회로에서 DC의 고전압 범위를 차단하는 것입니다. AC 회로는 에너지 손실이 거의 0이기 때문에 영 전류 조건에서 아크를 원활하게 차단합니다. 접촉 거리는 일시적인 전압 회복 수준을 견디기 위해 유전 능력을 회복해야합니다.
HVDC 작동
DC 회로 차단 장치의 경우 DC 파에는 영 전류가 없으므로 문제가 더 복잡합니다. 그리고 의무적 인 아크 방해는 엄청난 과도 복구 전압 레벨을 발생시키고 아크 방해가없는 상태로 재시동하고 기계적 접점에 최종 손상을 초래합니다. HVDC 장치의 구성에서 대부분 하나는 다음과 같은 세 가지 문제를 극복했습니다.
- 아크의 재 점검 방해
- 저장된 에너지의 부절제
- 인공 영 전류 생성
표준 회로 차단기
이러한 장치는 장치의 기능을 결정적으로 관찰합니다. 이러한 표준 회로 차단기는 단극 및 이중 극입니다.
단극 회로 차단기
이러한 장치는
- 주로 가정용 애플리케이션에 사용
- 단일 통전 된 와이어 보호
- 이들은 거의 120V의 전압을 회로에 전달합니다.
- 그들은 15A에서 30A까지 관리 할 수있는 능력을 가지고 있습니다.
- 단극 차단기는 3 가지 종류로 풀 사이즈 (너비 1 인치), 하프 사이즈 (너비 1/2 인치), 트윈 (폭 1 인치, 스위치 2 개로 구성)이 있습니다. 회로 수).
이중 극 회로 차단기
이러한 장치는
- 이들은 거의 120V / 240V의 전압을 회로에 전달합니다.
- 그들은 15A에서 30A까지 관리 할 수있는 능력을 가지고 있습니다.
- 주로 히터 및 건조기와 같은 거대한 응용 분야에 사용됩니다.
- 두 개의 통전 된 전선 보호
이 기사에서는 다양한 유형의 회로 차단기 (예 : 공기 회로 차단기, SF6 회로 차단기, 진공 회로 차단기 및 오일 회로 차단기)를 이해하기 위해 간략하게 설명했습니다. 이 회로 차단기에 대한 기본 개념 . 그리고 그들의 세분화도 장점과 단점과 함께 논의됩니다. 우리는 모든 개념을 매우 명확하게 논의했습니다. 주제를 이해하지 못했거나 정보가 누락되었다고 생각하거나 공대생을위한 전기 프로젝트를 구현하려면 아래 섹션에서 자유롭게 의견을 말하십시오.
