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차단기 정격 및 동작책무, KSC 규정

차단기의 정격과 동작책무, KSC 규정
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차단기는 전력 시스템에서 고장을 방지하고 안정성을 유지하기 위해 필수적인 역할을 합니다. 차단기의 정격과 동작책무는 차단기가 어떤 조건에서, 어느 정도의 전류와 전압을 처리할 수 있는지를 나타내는 중요한 지표입니다. 이를 명확히 이해하는 것이 차단기의 성능을 최적화하고, 안전하게 운용하는 데 큰 도움이 됩니다.

차단기 정격

1) 정격 전압 (Vn)

정격 전압은 차단기가 정상적으로 동작할 수 있는 최대 전압을 의미합니다. 전력 계통의 공칭 전압에 따라 차단기의 정격 전압을 설정해야 합니다. 예를 들어, 22.9kV, 66kV, 154kV, 345kV, 765kV 등 다양한 전압 수준에서 차단기의 정격 전압이 결정됩니다.

2) 정격 전류 (In)

정격 전류는 차단기가 최대 온도(보통 40°C)를 초과하지 않고 연속적으로 흐를 수 있는 최대 전류를 의미합니다. 일반적으로 교류 전류로 표기되며, 아래와 같은 공식을 통해 계산됩니다.

$[
In = \frac{P}{\sqrt{3} \times Vn \times \cos \theta} [A]
]$

3) 정격 차단전류 (Is)

정격 차단전류는 차단기가 고장 시 차단할 수 있는 최대 전류 용량을 나타냅니다. 이는 계통에서 발생할 수 있는 고장 전류를 안전하게 차단할 수 있는 능력을 나타내며, 일반적으로 규정된 값의 20% 미만이어야 합니다.

$[
Is = 100 \times \frac{In}{I} = \frac{E}{Z} [kA]
]$

4) 정격 차단 용량 (Ps)

정격 차단 용량은 차단기가 고장 시 처리할 수 있는 최대 용량을 의미합니다. 이는 정격 전류와 정격 전압을 기반으로 계산되며, 아래와 같은 공식으로 표현됩니다.

$[
Ps = \frac{100}{\sqrt{3}} \times Vn \times Is [kVA]
]$

5) 정격 투입 전류 (Is5)

정격 투입 전류는 차단기를 재투입할 때 허용할 수 있는 최대 전류 용량을 나타냅니다. 이 값은 보통 차단기의 정격 차단전류의 2.5배로 설정됩니다.

6) 정격 차단 시간

차단기는 고장 발생 시 정격 차단전류를 얼마나 빠르게 차단할 수 있는지를 나타냅니다. 정격 차단 시간은 차단기의 성능을 평가하는 중요한 기준 중 하나로, 아래와 같은 시간 표준이 적용됩니다.

  • 22.9kV: 5사이클 (0.1초)
  • 110kV: 3사이클 (0.06초)
  • 362kV: 3사이클 (0.06초)
  • 800kV: 2사이클 (0.04초)

차단기의 동작 책무

1) 동작 책무란?

차단기의 동작 책무는 특정 전력 계통에서 차단기가 동작할 수 있는 일정한 패턴을 의미합니다. 이 책무는 차단기 투입 후 고장 시 즉시 차단하고, 재투입하는 주기를 나타내며, 전력 계통의 안정성과 밀접한 관련이 있습니다.

2) 표준 동작 책무

전력 회사나 국제 전기 기술 위원회(IEC)에서 정한 표준 동작 책무는 아래와 같습니다.

  • 22.9kV: O-(0.3초)-CO-(15초)-CO
  • 110kV: O-(0.3초)-CO-(3분)-CO
  • 362kV: O-(0.3초)-CO-(3분)-CO
  • 800kV: O-(0.3초)-CO-(1분)-CO

3) KSC 규정

국내 표준 규정(KSC)에 따르면, 기초동작과 통합동작, 수용동작의 책무가 규정되어 있습니다. 기초 A와 기초 B로 구분되며, 각각의 동작 책무는 전력 계통의 특성에 따라 차단기의 설정을 결정하는 기준이 됩니다.

결론

차단기의 정격과 동작 책무는 전력 시스템의 안전성과 신뢰성을 보장하기 위해 반드시 고려해야 할 중요한 요소들입니다. 차단기의 성능을 정확하게 파악하고, 이를 최적의 상태로 유지하는 것이 장기적으로 전력 계통의 안전을 보장하는 열쇠가 될 것입니다.

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