전력공학›계통보호 및 안정도

차단보호방식

Circuit Breaker Protection

차단기가 하는 일
⚔️ 차단기 = 고장전류를 끊는 최전선
①고장 발생 → 수십 배 단락전류 유입 → 기기 소손 위험
②차단기는 이 전류를 수십ms 내에 물리적으로 차단
③문제: 전류가 흐를 때 접점을 열면 아크(Arc) 발생 → 소호 필요
④소호 원리를 이해해야 차단기 종류와 특성을 이해할 수 있다
비대칭 단락전류
50%

DC 성분 비율에 따른 비대칭 단락전류 파형과 최대 피크값 시각화

차단용량
Ps = √3 · Vn · Is [MVA]
Vn: 정격전압, Is: 정격차단전류 — 차단용량 ≥ 단락용량 필수!
단락전류 (%Z법)
Is = 100\%Z × In [A]
In: 정격전류, %Z: 전원~고장점 합성 %임피던스
소호 원리와 차단기 종류

유입·SF₆·진공 차단기의 전류 영점 소호 원리 비교

🔥 소호의 핵심: 전류 영점 이용
①AC 전류는 반주기마다 자연 영점(0A) 통과
②영점 순간에 아크가 재점호되지 않으면 소호 성공
③차단기 설계 목표: 절연회복속도 > 회복전압 상승속도
단로기 인터록과 차단기 책무
🔒 단로기(DS) — 무부하 개폐만 가능
①단로기: 무부하 상태에서만 개폐 → 부하전류/고장전류 차단 불가
②인터록 순서: 부하 분리 시 CB Off → DS Off (차단기 먼저 차단!)
③인터록 순서: 부하 연결 시 DS On → CB On (단로기 먼저 투입!)
④인터록 위반 시 아크 발생 → 단로기 소손·인명사고 위험
차단기 표준 책무
CO − t − CO (t = 15초 또는 3분)
C: 투입(Close), O: 차단(Open) — 재폐로 포함 시퀀스
차단기 종류별 적용
GCB(SF₆): 154kV↑ 초고압 / VCB(진공): 22.9kV 배전
유입(OCB): 구형, 화재 위험 — 신규 설비에 미사용
시험 총정리
차단용량
Ps = √3·Vn·Is
차단용량 ≥ 단락용량
소호 조건
절연회복 > 회복전압
전류 영점 활용
단로기 인터록
분리: CB→DS / 투입: DS→CB
무부하 개폐만!
GCB vs VCB
GCB: 154kV↑ / VCB: 22.9kV↓
SF₆: 소호성능 공기 100배
🎯 시험 포인트
①차단용량 = √3 × 정격전압 × 차단전류 [MVA], 차단용량 ≥ 단락용량
②단로기 인터록: 분리=CB Off→DS Off, 투입=DS On→CB On — 순서 반드시 암기
③소호 원리: 전류 영점 활용 — 절연회복속도 > 회복전압 상승속도
④GCB(SF₆): 초고압 대용량, 근거리 송전, 정격차단시간 = TC여자~소호 완료
⑤고속재폐로 책무: O-0.3s-CO-3min-CO 수치 암기
📝 대표 기출문제
①[기출유형] 정격전압 154kV, 정격차단전류 20kA인 차단기의 차단용량[MVA]은? (답: √3×154×20 = 5,335 MVA)
②[기출유형] 단로기의 인터록 조작 순서를 부하 분리·부하 연결 각각 쓰시오. (답: 분리: CB Off→DS Off, 연결: DS On→CB On)
③[기출유형] SF₆ 가스 차단기의 장점 3가지를 쓰시오. (답: 소호성능 우수(공기의 100배), 무독성 불활성, 소형·경량)