전력공학›개폐기류

차단기

Circuit Breaker

차단기: 고장전류를 끊는 최전선
⚔️ 차단기만이 사고전류를 차단할 수 있다
①정상: 부하전류를 흘리고 보호계전기 트립 신호 대기
②고장 발생: 수십ms 내에 수십 kA 단락전류를 차단
③핵심 과제: 접점 개방 시 발생하는 아크(Arc)를 소호(消弧)하는 것
④소호 방식에 따라 차단기 종류가 결정됨
차단기 종류와 소호 원리

유입·SF₆·진공·공기 차단기 4종 소호 방식과 구조 비교

🔥 소호 성공 조건
①AC 전류는 반주기마다 자연 영점(0A) 통과
②영점 직후 절연회복속도 > 회복전압 상승속도이면 소호 성공
③SF₆: 전기음성도 강해 자유전자 포획 → 절연 빠르게 회복
④진공: 아크 에너지 낮아 영점에서 즉시 소멸
차단 과정: 전류 소멸 후 회복전압 출현
60%

차단기 정격전압에 따른 절연회복전압(TRV) 파형과 소호 성공 조건

소호 성공 조건
dVrecovery/dt < dVinsulation/dt
절연회복 기울기 > 회복전압 상승 기울기
차단기 차단용량
Ps = √3 · Vn · Is [MVA]
Vn: 정격전압[kV], Is: 정격차단전류[kA]
표준 책무와 종류별 적용 전압

차단기 표준 책무(O-CO-CO) 시퀀스와 재폐로 타이밍

표준 책무
O − 0.3s − CO − 3min − CO
O: 차단(Open), C: 투입(Close)
종류별 적용 전압
VCB: ≤22.9kV / GCB: ≥154kV
OCB: 구형(화재위험), ABB: 초기 대용량
%임피던스로 차단전류 계산
Is = In × (100 / %Z) [A]
In: 변압기 정격전류, %Z: 변압기 %임피던스
⚡ GCB 주의사항
①SF₆: 온실가스(GWP=23,500) — 누설 방지 절대적
②밀폐 구조 — 누설 시 압력 저하 → 차단 불능 위험
③SF₆ 농도 감지기 설치 필수, 정기 가스 밀도 점검
시험 포인트
차단용량
Ps = √3·Vn·Is [MVA]
%Z법: Is = (100/%Z)×In
표준 책무
O−0.3s−CO−3min−CO
수치 그대로 암기
VCB 특징
진공(10⁻⁴Pa), 22.9kV 이하 배전
소형·경량·보수 용이
GCB 특징
SF₆ 가스, 154kV↑ 송전 변전소
소호 능력 공기의 100배
🎯 시험 포인트
①차단용량 = √3 × 정격전압 × 차단전류 [MVA]
②표준 책무: O−0.3s−CO−3min−CO — 수치 암기 필수
③VCB(진공): 22.9kV 이하 배전 표준, GCB(SF₆): 154kV 이상
④소호 원리: 전류 영점에서 절연회복속도 > 회복전압 속도
⑤정격차단시간: TC 여자(트립코일) → 아크 소호 완료까지의 시간
📝 대표 기출문제
①[기출유형] 정격전압 25.8kV, 정격차단전류 25kA인 차단기의 차단용량[MVA]은? (답: Ps = √3×25.8×25 = 1,117 MVA)
②[기출유형] SF₆ 가스 차단기(GCB)의 소호 매체 특성 3가지를 쓰시오. (답: 소호능력 공기 100배, 무독성 불활성, 전기음성 기체)
③[기출유형] 차단기 표준 책무를 쓰시오. (답: O−0.3s−CO−3min−CO, C=투입, O=차단)