연재 수배전설비예방보전기술 < 최종회 > - 차단기종류, 기능설명및운전요령 (VCB, ACB) 임정달원장건축물관리연구원 eros1175@hanmail.net 글싣는순서 1. 차단기용어해설 2. 차단기의정격표준 3. 차단기의형식. 진공차단기 5. 기중차단기 5. 기중차단기 (ACB : Air Circuit Breaker) 전기회로에서접촉자간의개폐동작이자연공기내에서개방할때접촉자가떨어지면서자연소호에의한소호방식을가지는차단기로서교류또는직류차단기로많이사용된다. 전류비 를고려해적합하게적용할때전류의손실이없도록과전류를예측하여자동적으로회로를개방하거나, 수동적인방법으로회로를개폐하며, 공기차단기의일종으로교류 1,000V 이하의저압회로에주로사용한다. 직류용차단기로사용될경우단락전류를차단할때개폐시간이극히짧고한류작용을나타내고속도차단기라고도한다. 즉 JEC-160에의하면교류용은 1,000[V] 미만 158 계장기술
수배전설비예방보전기술 직류용은 3,000[V] 이하의전로에사용하는것으로되어있다. 정격전류는교류 6,000[A] 이하, 직류 12,000[A] 이하, 차단용량은 100[kA] 정도까지다. 준다 인입봉을투입하고시계방향으로회전후 포지션표시부 Connection 확인 (1) 구조및동작원리가. A기종 a. 명칭 그림 12 1번수동버튼투입 3 Open/Close 표시부 Close 상태확인 ( 적색으로변경 ) c. 수동투입이안될때 3 1 2 5 7 6 그림 13 그림 11 1 수동투입버튼, 2 수동개방버튼, 3 Open/Close 표시부, 스프링차저표시부, 5 스프링차저핸들, 6 포지션표시및인출봉투입구, 7 인출봉및위치 b. 투입요령 Open 버튼을누른상태에서투입구를오른쪽으로밀어 번스프링차저상태확인 5번스프링차저핸들을상하반복 번스프링차저상태다시확인후 1번수동버튼투입 인출은인입의역순 2015. 10 159
연재 나. B 기종 내부구조 트립릴레이부아크점점 ( 가동 ) 아크점점 ( 고정 ) 소호실변류기 (CT) 전원측도체주접점콘택트스프링부하측도체가동도체 그림 1 투입스프링 Charge 기구링크기구트립기구 Charge 핸들 a. 전동 Charge형조작방식 1 ON Charger 방식차단기가투입되면자동적으로 Charge 를완료한다. 전원입력단자 (M+, M-) 에 b(axb) 접점을사용하여 OFF Charge 방식으로사용하거나, b(axb) 접점을제거하여 ON Charge 방식으로사용할수있다. Charge 완료표시접점 (TS+, TS-) 외부단자대까지연결되어있으므로 Charge 완료표시접점을이용하여자동투입등의회로구성을쉽게할수있다. 수동 Charge 조작도가능하다. 3 조작레버 1On 9 빈공간 그림 15 8On/Off 표시 7 왼쪽방향인졸오른쪽방향삽입 2Off Dischared 5Connected 연속개폐는 30회로제한한다. 그후에는최소 10분이상의냉각시간이필요하다. Motor는단시간정격으로되어있어무리하게동작시소손의원인이된다. 연속개폐시 6 오픈버튼을누르면서셔터를내려주세요. 160 계장기술
수배전설비예방보전기술 가급적시간간격을 15초이상두는것이좋다. 2 OFF Charge 방식차단기가트립되면자동적으로 Charge 완료되며, 차단기가투입되어있을때에는투입스프링의전동 Charge 는할수없으나, 수동 Charge는가능하다. 트립버튼을누르고있을때에는투입조작을할수없다. ( 전기적, 기계적 Lock) OFF Lock 장치를사용하고있을때에는투입조작이되지않는다.( 전기적, 기계적 Lock) Charge 완료후 1sec 이상의간격을갖고투입조작을한다. 펌핑 (Pumping) 방지회로가투입코일과함께내장되어있다.( 전기적 Lock) 펌핑 (Pumping) 방지회로는투입신호의전압이저하되면리셋되므로주의해야한다. 3 수동조작 Spring을 Charge 시킬시하기순서에따라조작한다. 전면커버중앙에위치한수동 Charge Handle 을앞으로 3회반복하여잡아당기면 Spring이 Charge된다. Spring이 Charge 완료시찰칵소리와함께 Charge Indicator 가 Discharge 에서 Charge 로바뀐다. 차단기가투입되어있는상태에서 Spring을 Charge시켜투입시키지말것. 차단기의수명을단축시키게된다. Charge 완료후무리하게힘을가하여 Charge Handle 을누르거나, 앞으로당기지말것. 고장의원인이된다. 전면커버좌측하단에위치한 Push Off Button을누르면트립이되며, 전면커버좌측중단에위치한 On-Off Indicator가 On 에서 Off 로바뀐다. 수동조작시주의사항 ACB는일반적으로 Motor로 Spring을 Charging하기때문에조작전원 (Control Power) 만있다면항상 Charging 되어있다. 수동으로레버를펌프질해서 Charging할필요가없다. 그리고, ACB에는여러가지 Interlock이걸려있어서 ACB 가투입 (Closing) 이되면안되는상황등이 Logic 으로구성되어있는데, 반복적으로수동조작하면 Logic와상관없이 ACB가투입될수있으므로위험한상황이올수있다. ACB 자체의버튼이나레버는특별한상황이아니면건들지말고, 배전반에설치되어있는 Close 버튼이나 Open 버튼만을조작하는것이원칙이다. 또한, 자동으로들어가지않는정확한이유를알지못한다면수동으로가동하지않는것이바람직하다. Logic이정상적으로동작한다면자동으로들어가지않는이유가있기때문이다. 예를들면, 정상시에전력을공급하는 (Normal Condition) ACB가부하측의단락사고등으로 Trip 되었다면발전기측의 ACB는자동으로투입 (Closing) 되지않는다. 고장이있는곳에발전기전력을공급하면또다른고장을만들수있기때문이다. 이러한상황에서수동으로투입하는것은위험하다. 다만, 수동으로절체하는방법만을묻는것이라면 Normal Power 측의 ACB 또는발전기측의 ACB 배전반에 Auto/Manual Selector Switch 가있을것이다. 이를 Manual로전환하고, 발전기측의 ACB 배전반의 Closing Switch 를조작하면된다. 동작설명 UVT( 부족전압트립장치 ) 장착타입일경우, 규정전압이인가되고있거나, 차단기본체후미하단에위치한 UVT Coil ASS Y에 Lock Lever 가 Lock 되어있는지확인한다. 규정전압이인가되지않았거나, 코일이 Lock 되어있지않다면투입이되지않는다. 인출형의경우정확한동작위치 (Test, 접속위치 ) 가아니면투입이되지않는다. 수동트립조작시 Push Off Button을누 2015. 10 161
연재 르고있는동안에는 Push On Button을누르지말것. 이상동작의원인이된다. 전동조작을하기위하여고정커넥터나 Secondary Disconnestcon Tact 에전원을연결할경우, 반드시전문적지식보유자나유자격자 ( 전기공사기사, 전기공사기능사 ) 가행하여야한다. 오작동, 기기의파손, 감전및중대한재해가발생할수있다. 5 회로도 OC(G)R의 Field Test 또는설정변경은전문지식을보유한사람이행하여야한다. 사고오동작을발생시킬수있다. 통전되고있는단자대에접속하지말것. OC(G) 에제어전압이인가되어있는경우감전의위험이있다. STP (xlo = l2) : 단한시동작전류의설정에사용하며, Base cur의 00%~1000% 까지 단계조정가능 (±10%) 하다. GFP (xlct = l) : 지락동작전류의설정에사용하며, C.T 전류의 10%~50% 까지 단계로조정가능 (±20%) 하다. INST (lo = l3) : 순시동작전류의설정에사용하며, Base Cur의 00%~1600% 까지 단계조정가능 (±10%) 하다. LTD (at l1 6) : 장한시동작시한설정에사용되며, 동작전류의 600% 에서 5sec~30sec 까지 단계조정가능 (±20%) 하다. STD : 단한시동작시한설정에사용되며, 0.1sec~0.8sec까지 단계조정가능 (±20%) 하다. GFD : 지락동작시한설정에사용되며, 0.2 sec~0.8sec까지 단계조정가능 (±20%) 하다. 부족전압트립장치 : 부족전압트립은제어전원이동작전압이하로저하된경우자동적으로 ACB를트립한다. 전압이 Pickup 전압이상 으로회복하면 ACB는투입가능하다. 부족전압트립은트립기구와부족전압트립제어장치로구성되어있으며, 코일은내부에내장되고, UVT Controller 는본체 ( 고정형 ) 또는인출형의좌측면에부착된다. 용도별로순시형과지연형이있다. 6 Test 단자 OCR을 Tester로점검하기위한단자이다. OC(G) 이동작후반드시 Reset 버튼을눌러복귀시켜야한다. 오동작발생으로대형사고를일으킬소지가있다. OCR의경우는 GFD의기능이제거된기기이다. STD, INST, LTD, GFT, LAMP 및접점은고객선택사양이다. OC(G)R Test 시반드시전용 Tester를사용하여야한다. 고장의원인이된다. Time Delay 형으로순시적인전압저하에서는기중차단기를트립하지않고, 500ms의 Time Delay 로써동작한다. 7 CTD로사용할경우 G, H 단자를 Trip 회로에연결하면정전시즉시 Trip하며, 임의의시간에트립시키고자할경우 S/W를추가하여사용하면된다.( 단 30초이내에서정상동작가능 ) 8 정류기로사용할경우 C, D 및 E, F 출력단자를 DC전원으로사용하면된다. Close, Open, Motor, OC(G)R 전원등 9 Condenser Trip Device 제어전원이정전되었을때일정시간내에차단기를전기적으로 1~2회트립시킨다. 10 주의사항투입스프링의 Charge 여부 ACB 전면의 Position Release Lever 의위치확인 ( 상단 ) 인출핸들삽입 Hole 의 Shutter가완전히닫혀있는지확인 Open Position Pad Lock Lever 가튀어나와있지않은지여부 UVT 장치에규정전압의인가여부와그기능이 Lock 상태인지확인한다. 162 계장기술
수배전설비예방보전기술 b. 전류조정장치 (Sold State Trip Device) <SGT-type> 11 1번 : 리셋버튼 6번 : 정격전류설정 2번 : 트립표시기 (개) 7번 : 연속통전가능전류 3번 : TEST 단자설정 번 : 지락동작전류설정 8번 : 단한시동작전류 5번 : 지락전류동작시간설정설정 그림 16 1 ACB 트립표시기 (2 번 ) 의기능및조치방법 정한시트립 리셋버튼 1 2 6 7 8 그림 17 트립표시기리셋버튼트립표시기 ( 선택형 ) 시험단자 지락트립전류설정지락트립시간설정 순시픽업전류설정단한시시간설정단한시픽업전류설정연속통전가능전류설정 정격전류설정 9 번 : 단한시동작시간설정 10 번 : 순시동작전류설정 11 번 : 프레임전류 장한시 (LTD : Long Time Delay) 픽업전류 Trip( 좌측에서첫번째 ) : 동작특성곡선이길게나타나는구간을의미하며, 사용중설정전류를초과했을때과전류차단기가 3 9 5 10 지락트립 순시트립단한시트립 동작하도록해주는기능이다. 그허용시간의설정은초과용량에따라서차단시간이달라져야하기때문에기준치를통해서알수있다. 즉계속적으로정격전류를초과하여전선허용전류이상의전류가흘렸을때회로를차단시켜과부하보호에목적이있다. 단한시 (STD : Short Time Delay) 픽업전류 Trip( 좌측에서두번째 ) : 한시 (Time delay) 를끊어준다는뜻으로사용용량에일정배율이상으로전류가시간동안흐르면차단되도록한다. 이기능은장한시보다배율이높고시간이짧은특성이있다. 즉비정상적으로전류가흐르게되면 ACB가일정한시간동안통전상태를유지하고있다가 Setting 전류시간후에즉시전로를차단시킨다.( 예를들면과도돌입전류를발생시키는변압기, 전동기의시동전류, 콘덴서투입전류등이여기에해당된다 ) 순시 (INST : Instantaneous Time Delay) 픽업전류 Trip( 좌측에서세번째 ) : 시간에관계하지않고사용용량의일정배율이상으로전류가흐르면차단되도록하는명령이다. 단락사고로인한비대칭의큰전류가전로에흐르면, ACB는순간적으로전로를차단하여부하회로의사고로인한파급효과를최소화시킨다. 지락시 (GFT : Ground Fault Trip Trip) 전류 : 전류의누전이나각상간의전류차가발생하면차단명령을하는장치이다. 즉접촉또는절연파괴등지락사고에의하여전로및부하의충전부에서대지로지락전류가흐르면, 전자유도에의한케이블에전류가유도되어전위가상승되어다른기기에영향을미치게되어파손되거나, 3상불평형전류, 고 2015. 10 163
연재 조파 N상의중성선전류, 비선형부하에의한전류 ( 전력전자소자 ) 등이발생되면, 이전류에의하여 ACB Setting 전류및설정시간이경과하면동작한다. 2 동작특성곡선 & Setting 요령 1 2 8 3 3 전류치설정방법 제조업체출하시설정기준 (B사기준 ) 형명 LBA-06/08/10/13/16/20/25/32 LBA-0/50 연속통전가능전류 단한시 순시 지락 정격전류의 100% 설정, 200% 정격전류에서 100초후트립 정격전류의 00% 에서픽업 정격전류의 200% 에서픽업 Med 눈금에서동작 Med 눈금에서동작 정격전류의 1600% 에서픽업 정격전류의 1000% 에서픽업 정격최대전류의 50% 에서픽업, 0.8초트립 1 정격전류 2 3 5 6 7 8 9 연속통전가능전류설정 장한시픽업전류 장한시트립시간 단한시픽업전류 단한시트립시간 순시픽업전류 지락트립전류 지락트립시간 9 5 그림 18 정격전류는정격최대전류의 60%, 80%, 100% 3 단계로설정할수있다. 연속통전가능전류는솔리드스테이트트립장치가연속해서흘릴수있는전류다. 연속통전가능전류는정격전류의 80%, 90%, 100% 3 단계로설정할수있다. 연속통전가능전류의 105% 부터 120% 사이에서작동한다. 동작시간은연속통전가능전류의 200% 전류가흘렀을경우 100 초이다. 단한시픽업전류는정격전류의 00%, 600%, 800%, 1000% 단계로설정할수있다. (LBA-06~LBA-32) 단, LBA-0/50 은 200%, 00%, 600% 3 단계로설정할수있다. 단한시트립시간은 Max, Mad, Min 3 단계로설정할수있다. 순시픽업전류는정격전류의 00%, 600%, 800%, 1000% 단계로설정할수있다. (LBA-06~LBA-32) 단, LBA-0/50 은 200%, 00%, 600% 800% 단계로설정할수있다. 지락트립전류는정격최대전류의 10%, 20%, 30%, 50% 단계로설정할수있다. (LBA-06~LBA-32) 단, LBA-0/50 은 20%, 30%, 50% 3 단계로설정할수있다. 지락트립시간은 0.3 초와 0.8 초로설정할수있다. 6 7 3 1 2 5 10 11 6 7 8 9 그림 19 장한시트립전류설정 6번 Rated Current Setting Dial의각단계 (0.6, 0.8, 1.0) 중에한단계를설정한후 7번 Ampere Setting Continuous Dial을각단계 (0.8, 0.9, 1.0) 중한단계를설정하면, 기중차단기의정격최대전류 (In Max.) 값의배율로설정이완료예 ) 정격최대전류가 1000A, 6번 Rated Current Setting Dial이 0.6, 7번 Ampere Setting Continious Dial이 0.8 이라면장한시트립전류값은 1000(A) 0.6 0.8 = 80(A) 단한시트립전류설정 8번 Short Delay Pickup Dial을각단계 (, 6, 8, 10) 중한단계로설정하면, 장한시트립전류설정시에이미설정된 6번 Rated Current Setting Dial의단계 (0.8) 와의 16 계장기술
수배전설비예방보전기술 정격최대전류 (In Max.) 값의배율로설정이완료예 ) 8번 Short Delay Pickup Dial을 6 으로설정하였다면단한시트립전류값은 1000 ( 정격최대전류 ) 0.6 (6번 Rated Current Setting Dial) (8번 Short Delay Pickup Dial) 로계산, 즉 1000 0.6 = 200(A) 순시트립전류설정 10번 Instantaneous Pickup Dial을각단계 (,8,12,16) 중한단계로설정하면, 장한시트립전류설정시에이미설정된 6번 Rated Current Setting Dial의단계 (0.8) 와의정격최대전류 (In Max.) 값의배율로설정이완료예 ) 10번 Instantaneous Pickup Dial을 12 로설정하였다면, 순시트립전류값은 1000 ( 정격최대전류 ) 0.6 (6번 Rated Current Setting) 12 (10번 Instantaneous Pickup) 로계산, 즉 1000 0.6 12 = 7200(A) 지락트립전류설정 번 Ground Pickup Dial을각단계 (0.1, 0.2, 0.3, 0.5) 중한단계로설정하면, 그설정된단계에따라정격최대전류의배율로설정이완료예 ) 번 Ground Pickup Dial을 0.1 로설정하였다면, 지락트립전류값은 1000 ( 정격최대전류 ) 번 Ground Pickup Dial) 로계산, 즉 1000 0.1 = 100(A) 단한시트립시간설정 9번 Short Delay Time Dial로 Min. ( 최소 ) - Med.( 중간 ) - Max.( 최대 ) 로설정지락트립시간설정 5번 Operating Time Dial로 0.3, 0.8초중한단계로설정할수있으며, 그설정된시간에지락트립전류값을초과하는지락전류가발생한경우기중차단기가지락트립 (2) 기중차단기점검및조치사항가. 일상점검 점검항목점검내용비고 표시부 차단기외부전반 조작, 제어회로 개폐표시기, 개폐표시등의상태동작횟수조작원 ( 조작스프링등 ) 의방축세상태표시확인 ABB 에서는공기탱크압력의확인 GCB 에서는가스압력의확인 이상음 ( 발광코로나음, 전자소음 ) 의유무변색 ( 단자과열, 부식, 녹청 ) 의유무이상한냄새 ( 이상가열에의한것등 ) 먼지, 염분의부착, 오손등의유무결로, 빗물침입, 동절기적설등의유무절연물의파손, 손상등의유무기름누출등 2 차접속플러그완전삽입유무조작, 제어전압의확인조작, 제어코일류소손이나이상한냄새 이상을발견한경우운전을정지하고, 원인조사한다. 필요에따라임시점검을한다 2015. 10 165
연재 나. 정기점검 일반점검보수 No 항목점검항목점검절차점검주기비고 1 주회로 2 조작기구 3 조작시험 절연저항측정 Insulator Barrier Insulating rod 진공 Bulb 충전부 조작기구부 저압회로개폐표시기 개폐도수계 깨끗하고마른천으로먼지나오물을청소깨끗하고마른천으로진공 Bulb의절연부를청소볼트, 너트및터미널의조임상태확인조작기구부와전면커버를열고, 볼트와너트의조임상태확인편의손상여부점검. 필요에따라주유및청소 (Dash Pot의가동피스톤은마른천으로청소한후주유하여야함 ) 단자의나사조임상태확인개폐표시기의표시가정확한지확인 개폐도수계의동작상태확인 6 개월매 300 회, 동작당 1 번 상동 연 2~3 회 주회로조작회로 주회로와대지간절연저항측정조작회로와대지간절연저항측정 6개월매 300회, 동작당 1번 기계적점검 기계적점검 차단기를 3~ 회동작하여확인 500MΩ 이상 세부점검보수 No 항목 점검항목 점검절차 점검주기 비고 Insulator Barrier Insulating rod 깨끗하고마른천으로먼지나오물을청소 1 주회로깨끗하고마른천으로진공, 1년진공 Bulb Bulb의절연부를청소 충전부 볼트, 너트및터미널의조임상태확인 2 조작기 3 조작시험 무부하투입시간 기구부 저압회로 개폐표시기동작 Counter 주유해야할부분의주유상태스프링의부식및변형상태, 또한볼트및너트핀등의손상여부주유및청소 (Dash Pot의가동피스톤은마른천으로청소한후주유하여야함 ) 단자의나사조임상태확인 개폐표시기의작동이정확한지점검개폐 Counter 의동작상태점검 투입시간 0.1초 ( 정격투입전압기준 ) 트립시간 0.0초 ( 정격트립전압기준 ) 1 년 1 년 명시된주유개소 차단기를 3~ 회동작하여점검 166 계장기술
수배전설비예방보전기술 다. 조치사항 구분 현 상 점검사항 조치사항 축세용전동기입력전압확인 조작용정격전압이정격으로유지되도록조치 투입스프링이 리미트 SW 접촉불량여부확인 스위치점검, 교체 축세되지않음 전동기불량여부확인 전동기점검, 교체 상기사항이정상인데축세가되지않는다 조작회로점검, 접촉상태확인 투입코일불량여부 코일점검, 교체 리미트 SW 불량여부 SW 점검, 교체 조작부 차단기는 Off 상태, 투입리미트 SW 누름판위치불량여부리미트 SW 재조립스프링이축세상태에서전기적투입불가차단기보조접점불량확인 (b접점) 점검후조정, 교체 투입코일제어용전압확인 정격전압으로유지 Cam SW 위치불량여부 Local Remote 위치확인 트립코일불량여부 점검, 교체 차단기보조접점불량여부 점검, 조정, 교체 차단기 On 위치에서트립불가 ( 수동은가능 ) 트립코일제어용전압확인 정격전압으로유지 Cam SW 위치부적합여부확인 Local, Remote 위치확인 상기사항이정상일때 전원오결선여부 전원결선확인 배선용차단기확인 교체등의조치 온도조절기정정부적합여부 정정치확인 히터부동작 온습도기불량여부 점검, 교체 Cam SW 불량여부 점검, 교체 전장부 히터불량여부 점검, 교체 배선상태불량여부 제어회로참조확인 전원오결선여부 전원결선확인 램프부동작 배선용차단기확인교체등의조치램프불량여부점검, 교체 배선상태불량여부 제어회로참조확인 앞에서언급한바와같이국내차단기의설치대부분을차지하고있는진공차단기 (VCB) 와기중차단기 (ACB) 의운전요령, 구조와동작원리, 트립표시기의이해를터득할수있게하였으며, 과부하, 단락전류의설정치수정방법, 차단기의 보수와점검내용, 조치사항등을습득하는데효과가크며, 앞으로전기기술자가수배전설비의올바른운전요령및지속적인점검보수를위하여적극적인노력이필요할것이다. 2015. 10 167