수배전반 ( incoming panel ) 수배전에필요한각종계기, 제어개폐기, 보호계전기등을안전하게 금속함에설치한것을말하며일반적으로보수점검이용이하고 ( 사진 1) 신뢰성이높은큐비클식 ( 상자형 ) 수배전반을많이사용하고있으며 설치면적이적고기기의구성이간소하여소형화되며보수유지가 쉽고고전압기기가모두접지된금속함에넣어져있으므로사용자의감전재해, 기기의고장에의한화재나피해가적고간단하게설비의증설을할수있는장점이있음. 그러나일정한설계규칙에의하여규격화된제품이므로설비의 ( 사진 2) 융통성이적고배전반의교체나변압기의증설등이비교적어렵고 충전부가금속함에넣어져있어사용상태로는금속함의내부점검은 위험하므로이경우에는정전하지않고는곤란한점이있다. 큐비클식고압수전설비의종류로는수전설비용량 1,000KVA 이하에 ( 사진 3) 주로사용하며주차단장치를차단기 (CB) 를사용하는 CB 형과 수전설비용량 300KVA 이하에주로사용하며주차단장치를고압한류 퓨즈 (PF) 와고압교류부하개폐기 (LBS) 를조합하여사용하는형식의 PF.S 형이있으며 PF.S 형이주로많이사용되고있다. 큐비클의두께는옥내형은 1.6mm 이상, 옥외형은 2.3mm 이상이어야하고안전을위해큐비클내의부스바등통전부와의접근한계거리는 ( 사진 4) 22kv 에서는 20 cm이내, 33kv 에는 30 cm이내, 66kv 에는 50 cm이내, 154kv 에는 140 cm이내로접근해서는안된다. 또한수전설비용량 5,000KVA 를초과하는변전실은 2 대이상의환기장치를반드시 설치하여야한다. ( 사진 5) 고압회로에서는절연저항을특별히정한것이없으나통상적으로 회로일괄과대지간 30 메거이상으로유지하여야하며이에못미칠 경우큐비클내의기기등의절연불량으로지락사고시막대한지장이 초래할수있다. 실제로본사업소큐비클신설시험운전시
통전하자마자굉음과함께폭발한일이있었는데나중에알고보니고압 CT 의절연불량이원인으로밝혀졌으며폭발순간사진 5 처럼주위의부스바와각볼트의연결부와끝부분이녹아내리는것을경험한일이있다. 또한사진 3 과같이수배전반전면에전력계통도를그림으로표시하여두면사고시긴급한일이발생하더라도누구나쉽게흐름도를파악할수있으므로복구에많은도움이된다. 본사업소변전소에는모든수배전반전면에전력계통도를표시하여운영한결과정전등긴급복구시누구라도별도도면이없이도그림을보고바로스윗치를조작투입할수있어많은효과를보고있다. 그리고수배전반내문짝등에도사진 4 처럼시퀸스등관련도면을부착하여두면유지보수에항상많은도움이된다. 감시제어 ( supervisory control ) 전력계통의전압, 전류, 전력, 주파수등을감시하며히스토리칼및리얼타임등을표시하며중앙에서전력계통을원할하게감시할수있는제어시스템이며분산제어 (DCS) 를도입제어하고있다.
ALTS (automatic load transfer switch: 자동부하절체개폐기 ) 일반개폐기는평상시의부하전류개폐및과부하전류차단에사용하는것으로단락전류와같은대전류는차단할수없다. 그러므로이중전원을확보하여주전원정전시또는전압이기준치이하로떨어질경우예비전원으로자동절환함으로서수용가가항상일정한전원공급을받을수있도록하여야하는데특히상수도분야에서의정전사고는수돗물중단과바로연결되는일이발생되므로반드시자동부하절체개폐기를사용하여이중전원을꼭확보해둘필요가있다. 조작은자동또는수동전환이가능하여배전반내에서원방조작도가능하며 3 상일괄조작방식으로옥내외설치가능하다. 사진위는본사업소에설치된 22.9KV 용아래는저압용이다.
ASS 자동고장구간개폐기 (ASS) (automatic section switch) 우리나라의배전방식은거의 3 상 4 선식다중접지방식으로이방식은지락사고시중성선에흐르는지락전류가단락전류보다클수있는문제가생긴다. 이와같은지락사고를변전소의차단기와배전선로에설치된 RECLOSER 와협조하여고장구간만을신속, 정확하게차단혹은개방하여고장의확대를방지하고피해를최소화시키기위하여사고구간을자동분리하고그사고의파급확대를방지하기위하여피해를최소한으로억제하기위하여개발된개폐기로공급변전소 CB 와 Recloser 와협조하여사고발생시고장구간을자동분리한다. 사고정전의파급을막기위해지난 1982 년 12 월 28 일개정된내선규정의수전방식중 11.4kV-Y 의경우 2000kVA 이하, 22.9kV-Y 4000kV 이하의특별고압간이수전설비에대하여수전용량이 500kVA 를초과하는경우인입구개폐기로서자동고장구분개폐기 (ASS) 를설치하도록 의무화하였으며 DS 봉이나 끈을매수동으로개폐할수있고 900(A) 이하의고장전류가흐를때는자동트립해서차단기역할을하며더큰고장전류가흐를때는차단용량이부족해서제어함의기억장치로감지하고만있다가한전측의보호장치가동작해순간정전이되는즉시무전압상태에서접점을열어주게된다. 그러므로한전의보호장치가재폐로계전기 (reclosing relay) 에의해서전기를다시공급하면고장이발생한수용가는이미배전선로에서분리되었기때문에다른수용가에는정상적으로전기를공급할수있게된다.
GR 붙이 PAS (pole mounted air switch : 구분개폐기 ) 점검보수시정전이필요한경우전로를개폐하며구분개폐기를사용하여지락이발생하였을시자동적으로전로를차단한다. 구분개폐기의부하측단자부터수용가측책임분계점으로정한다. 책임분계점에는지락차단장치를시설하게되어있으므로구분개폐기로서는지락계전장치붙이고압교류부하개폐기가많이사용되고있다. 보통구분개폐기가설치된전주를 1 호전주라고부른다. LBS (load breaker switch: 부하계폐기 ) 통상상태에있어서소정의전류를투입, 차단및통전하고그전로의단락상태에서의이상전류까지투입할수있어수변전설비의인입구개폐기로많이사용되며고장전류는차단할수없어전력퓨즈를사용하며퓨즈의용단시결상을방지하는목적으로채용되고있으며차단기와같이단락전류와같은대전류의차단능력은없지만부하전류의차단을할수있는동시에차단기의기능을가지고있다. 3 상부하가있는경우트립장치 (Trip Device) 가있는 3 극부하개폐기와조합한전력퓨즈를사용하는것이바람직하다. 동작내용은전력퓨즈가내장된동작표시장치 ( 스트라이커 ) 가돌출하면서트립장치가작동하여스프링에축적된힘에의하여가동부하접점을자동개방시키도록되어있어 3 상에연결된어느전력퓨즈라도하나만끊어지더라도자동트립되기때문에결상을방지하게된다. 보수점검은접촉부의이상변형, 소모, 과열변색, 퓨즈의변색유무등. 절연저항은 100 메거이상, 교체권장시기는 15 년또는개폐횟수 200 회. 사진위는본사업소수전반에설치된
모습. MOF ( metering out fit : 계기용변성기 ) 전기를얼마나사용했는지를알기위해서는계량기를설치하여전기사용량을알수가있는데가정용저압전기에서는계량기를별다른장치없이바로부착연결하여사용할수있지만고압전기를사용하는곳에서는그렇게하다가는난리가난다. 이유는간단, 고압전기에견디어남을계량기가없다. 굉음과함께단번에폭발해버릴것이며감전이나다치지나않으면천만다행. 따라서고압전기를 ` 사용하는곳에안전하게한전계량기를연결하기위해서만들어낸 것이바로 MOF 이다. 다음에나오겠지만이장치는하나의기기에 PT 와 CT 를조합하여고전압과대전류를저전압과소전류로낮추어계량기즉정확한말로하면적산전력량계를설치할수있도록하는장치를말한다. MOF 는한전에서관리하기때문에함부로손을대지못한다. 바로전기요금하고직접관계가있기때문이다. 본사업소등산업용대용량에서는 3 종계량기로전기요금을산정하는데이것은우리나라전체전기소비시간대를평균하여전기를가장많이사용하는낮시간대 ( 최대부하시간대 ) 와비교적작게쓰는중간시간대, 그리고사용이가장작은심야시간대로
구분하여전기요금을 3 단계로차등화로적용하기위한계량기이며최대부하시간대에는전기사용을가능한억제하고심야시간대에대신사용함으로써전기요금을상당부분줄일수있다. 실제본사업소에서는 98 년사업소창설이래계속하여이런방법으로연간몇천만원씩의전기요금을절약하고있다. 정수처리운영에다소어려움이있지만예산절약이라는명분에전직원이함께협력하고있는것이다. 과거에는한전직원이직접방문하여검침을하였으나현재는아래사진처럼휴대폰송신기를이용한원격검침을하고있다. 정밀도는 0.5 급이상을요구하며절연저항은 30 메거이상. PT ( potential transformer : 계기용변압기 ) 앞에서도말했지만고압전기에서는모든기기를함부로연결하여사용할수없다. 전기는보이지않기때문에눈으로볼수도없고그렇다고손으로대어볼수도없는일이다. 전기가살아있는지의확인방법은전압계를연결하여확인할수있지만고압에서는전압계역시바로연결하다간앞에서처럼큰일난다. 따라서고압회로의전압을저압으로낮추어전압계나전력계, 주파수계, 역율계, 각종계전기, 표시등등각종계기용으로사용할수있는데이러한장치를 PT 라고하며 1 차측은전압에따라다르지만 2 차측정격전압은무조건 110V 로통일되어있다. 코일의소손등고장전류를차단하여사고의확대를방지할목적으로 1 차측에 1A 의 PT 휴즈를시설하는데이휴즈는 PT 를보호하는것이목적이아니고 PT 에고장이생겼을때 PT 휴즈가즉시끊어져 PT 를고압회로로부터분리하여주는역할을한다. 1 대당정격부담은 ( 출력 ) 50(VA) 정도로충분하지만트립코일, 계기류, 표시등이접속되는경우를감안하여보통
200(VA) 정도로선정한다. 사진위는특고압용, 아래는고압용이며보수점검은이상음 ( 철심음, 공진, 방전음 ), 냄새, 균열 ( 기계적응력이가해진경우의열화로균열, 박리현상 ), 방전흔적등. 절연저항 100 메거, 교체권장시긴는 15 년. GPT ( Grounding Potential Transformer : 접지형계기용변압기 ) 계통의지락사고시영상전압 ( 극성전압 ) 을검출하여지락계전기 (OVGR: Overvoltage Ground Relay) 를동작시키기위해설치하며, 일반적으로자가용배전계통의접지방식으로서고압의가공선가공선계통및소규모의케이블계통에는비접지방식이사용되며, 고압의대규모케이블계통에는고저항접지방식을, 특고계통에서는저저항접지방식이많이채용된다. 쉽게말하자면선로의지락 ( 어스, 누전 ) 을방지하기위해설치되는지락계전기를동작시키기위해필요한계기로, 중성점 ( 접지 ) 이없는비접지계통 ( 주로 3.3kv) 에반드시필요하며, 22.9kv 계통에는 3 상 4 선식으로서 1 선이접지되어있어접지된선을이용하여 GPT 가필요없이 OCGR 을 CT 에연결하여바로지락을방지할수있다. 원리는중성점의불안정을제어함과동시에지락전류의유효성분을필요한양만흐르게하는한류저항과조합하여각배선에 ZCT( 영상변류기 ) 를접속하여정상적인선과고장이생긴선과의선택이한류저항에의하야흐르는전류와합해져접지점에서대지
충전전류를합성한것을검출하는방식이며용량은대략부담하는 판넬수 (1 대당 30-40VA) 를합한것과같다. 사진위는저용량, 아래는대용량형이다. CT ( current transformer : 계기용변류기 ) PT 의원리와마찬가지로 PT 는전압을보거나사용하기위한것이고 CT 는전류를볼수있거나사용하기위해서이다. 즉고압회로의대전류를소전류로낮추기위해서회로에직렬로접속하여사용하는장치로배전반의전류계, 전력계의전류코일및과전류계전기의트립코일의전원으로사용된다. 주의할것은변류기 1 차코일에전류가흐르는상태에서 2 차측을개방하면 2 차단자에고압이발생하여손상또는감전사고를유발하므로유의하여야한다. 이유는 CT 역시하나의변압기이므로 1 차측코일에발생하는자속과 2 차측코일에발생하는자속이서로쇄교되어더이상포화상태로되지않지만 2 차측을개방 ( 떼어놓으면 ) 해놓으면 1 차측자속이 2 차측과쇄교되지않아계속맴돌이자속이되어포화상태가일어나나중에는폭발, 손상되어버리는것이다. 정수장에서일어난정전사고중 CT 나 PT 사고가절반이상을차지하므로평소관리에세심한관찰과주의를할필요가있다. 과부하가걸리지않게하고평소와다르게이상한소음이발생하면정밀점검을할필요가있으며경험으로보면애초에시설시신뢰할만한메이커제품을선정하는것이가장중요하다. 저마다제품시험에합격한것이라도
아직메이커마다절연에대한노하우는차이가많은 것이다. 연결하는법은 1 차측 K 단자는선로의전원측, L 단자는 부하측에접속하고 2 차측 k, l 을전류계에접속한다. 정격부담은 50VA 를주로사용한다. 보수점검은 PT 와동일, 절연저항은 100 메거이상, 교체권장시기 15 년. 사진위는특고압용, 아래는고압용이다. V.A.(meter) : 전압. 전류계 전압및전류의수치를나타내어준다.
ZCT ( zero current transformer : 영상변류기 ) 전기를사용하다가보면선로나기기의노후나기타등으로뜻하지않게누전사고가발생되는일이있다. 저압에서는누전차단기를설치하여누전시전기를차단하지만고압전기에서는이것또한간단치않으며선로에 ZCT 를설치하여누전전류를검출할수있다. ZCT 그자체만으로는검출기능밖에없지만지락계전기와조합사용하여누전시회로를차단할수있다. 원리는이론적으로전기벡터합이정상시 0 이되어야하는데 1 선지락 ( 누전 ) 시벡터합이 0 이되지않은것을이용이것을검출하는장치로더쉽게말하자면 ZCT 를통과하며선로에흐르는전류가정상시에는 ZCT 로부터부하로들어갔다가나오는전류가같으므로아무런문제가없으나지락 ( 누전 ) 시에는부하로들어갔다가나오는전류가차이가나므로이차이만큼의전류가바로지락전류 ( 누전 ) 로이지락전류만큼 ZCT 에검출되는것이다. 1 차정격전류 200mA,2 차정격전류 1.5mA 이다. 통상안전공사에서 SGR 트립시험시 SGR 에 1.5mA 정도의미약한전류를집어넣기어렵기때문에 ZCT 1 차측에 200mA 를걸어트립시험한다. 또한 ZCT 를케이블에설치할때주의할사항은전원측에설치할시에는반드시케이블실드의접지선을 ZCT 를통과하도록하여야한다. 접지선이이것을통과하지않으면영상전류가소멸되어동작하지않는경우가있다. 또 2 차측배선은정전유도나전자유도방지를위해서 2 심일괄실드선으로하든지트위스트페어선으로하면좋다. 아래사진은실제결속한상태의모습.
DS (disconnecting switch : 단로기 ) 기기의점검을위해회로를일시전원에서끊기위한개폐기로서부하전류는개폐할수없다. 즉전기가살아있는상태에서는절대로끊어서는안된다. 이유는소형나이프스윗치를개방할때스윗치의블레이드 ( 날 ) 와클립간에작은불꽃이생기는것을경험하였을것이다. 고압회로에서는이것이불꽃정도로끝나지않고아크열로그부근의공간이전리되어그부근일대가이온과전자의바다와같이되어도전성을띠고삼상단락으로발전하는결과가되어버린다. 주위경험자들의말을들어보면통전중단로기를여는순간큰불덩어리가바람처럼쏟아나온다고한다. 올바른조작법은투입시는훅봉으로블레이드 ( 칼날 ) 의훅구멍에삽입하여블레이드와접촉자의중심이일치하도록겨냥해서조용히투입하고열때는훅봉으로블레이드를조금당겨서일단정지시킨후이상이없으면정규적인개로위치까지조용히연다 (2 단조작 ). 보수점검은단자부, 접촉부의과열, 변색또는얼룩여부, 지지애자의균열, 파손여부. 절연저항은 500 메거이상, 교체권장기간은 20 년또는 1,000 회조작.
VCB ( vacuum circuit breaker : 진공차단기 ) 전로를개폐하는개폐장치기구로는여러종류가있으며그기능, 성능면에서다음과같이분류할수있다. 단로기 : 단지전로의접속을바꾸거나그접속을끊는것을목적으로하고반드시무전류혹은그것에가까운상태에서개폐하여야안전하다. 용도 : 변압기나차단기등의보수점검을위해설치하는회로분리용부하개폐기 : 상시부하전류의개폐는가능하나과부하, 단락등의 이상시의보호기능은없다. 대개가수동조작이다. 용도 : 개폐 빈도가작은부하개폐용스윗치로사용. 전자접촉기 : 상시부하전류혹은과부하전류정도까지는안전하게개폐할수있다. 부하의개폐를주목적으로하고다빈도개폐용으로구성되어있다. 용도 : 주로부하의조작, 제어용차단기 : 상시전류는물론단락전류와같은사고시의대전류도지장없이개폐할수있다. 용도 : 주로회로보호용여기서진공차단기란전로의차단을고진공의용기 ( 진공밸브 ) 속에서접점을여닫는것으로진공중의아크소호능력을이용하여매우높은절연내력을지니고있어화재염려가없으며소형, 경량으로, 구조가간단하여정수장대부분이차단기를사용하고있다. 차단시간은 3 싸이클이며보수점검은차단기가완전히접속위치까지삽입여부, 개폐표시기의표시상태, 조작, 제어코일류의소손, 냄새, 진공밸브의진공도측정등. 진공증착부의변색유무를확인하여광택이나면양호한것이고유백색등변색되었으면교환하는것이좋다. 주로래치타입 ( 순시여자방식 ) 으로조작시에만전원이들어가고그후전원이끊어지더라도계속그상태를유지할수있다. 22.9KV 선로에서의용량은 520MVA 를채용하고있으며
절연저항은 500 메거이상, 수명은소형 (630A 12.5KA) 은 10,000 회, 대형 (630A 12.5KA 이상 ) 은 20,000 회정도로규정하며, 대략 20 년이되면교체하도록권장하고있다. ACB ( air circuit breaker : 기중차단기 ) 전기회로에서접촉자간의개폐동작이공기중에서이상적으로행해지는차단기. 전류비를고려하여적합한적용을할때전류의손실이없도록과전류를미리예측하여자동적으로회로를개방하거나수동적인방법으로회로를개폐하며공기차단기의일종으로교류 1,000V 이하의주로저압회로에서사용한다. ABB ((air blast circuit breaker : 공기차단기 ) 개방할때접촉자가떨어지면서발생하는아크를 10-30 kg / cm2 g 의강력한압축공기로불어소호하는차단기로주로고압회로에인다. 유입차단기처럼전류의크기에의해소호능력이변하지않고일정한
소호능력을갖고있으며, 화재의위험성이적고차단능력이뛰어나며 유지보수도용이하나별도의압축공기를위한컴프레서등의 부대설비가필요하며수천 V 에서초고압의것까지만들어지고있다. GCB ( gas circuit breaker : 가스차단기 ) 전기흐름의차단이 SF6 과같은특수한기체, 즉불활성기체를소호매질로하여동작하는차단기. 가스차단기의특징은 SF6 가스의물리적, 화학적, 전기적성질이매우우수하여절연내력이우수하고, 소호능력이뛰어나며, 아크 (arc) 가안정적이다. 절연회복이빨라고전압대전류차단에적합하다. 차단시에외부로가스를유출하지않으므로공기차단기와같은폭발음이없어소음공해가없으며변압기의여자전류차단과같은소전류차단에도안정된차단이가능하다. 과전압의발생이적고, 아크소멸후절연회복이매우우수하여근거리선로고장, 탈조차단, 이상지락등의가혹한조건에서도강하며소형으로축소가되는등의장점을갖고있기때문에최근에유입차단기및공기차단기대신에급속히사용되고있다. 현재사용되고있는대표적인가스차단기는차단부압력방식에따라이중압력형과단일압력형으로분류되며구조적으로보면애자형과탱크형으로분류된다. 이중압력형은초기에제작보급되었던것으로구조가복잡하고신뢰성및보수면에있어단일압력형보다열등하나단일압력형은구조가간단해서신뢰성이높고보수가용이하기때문에최근널리사용되고있다. 가스차단기의단점으로는절연내력을높이기위하여고기압의가스밀폐탱크를필요로하며가스밀폐가불량한경우부식성가스가
발생하거나수분이 SF6 가스중에있으면절연물이나금속을부식시키는경우가있어절연파괴를일으킨예도미국의 500kV SF6 차단기에서확인되었다고한다. 따라서가스중의먼지나수분관리에충분한주의가요구된다. 정격전류, 차단전류는모두공기차단기와같은정도로 550kV, 4000/8000A, 차단전류 50kA 정도까지제작되고있다. MBB ( magneticblaster circuit breaker : 자기차단기 ) 아크와차단전류에의해만들어진자계와의사이의전자력에의해아크를소호실로끌어넣어차단하는구조로아크와직각으로자계를주어아크슈트안에아크를밀어넣고늘어나게함으로써아크전압을증대시키고냉각하여소호를한다. 즉대기중에서전자력에의해소호장치내에아크를구동하는장치를말하며특히소전류에대해서는아크에의한자계가약해서소호능력이저하하므로차단기구에연결한부스터에의해압축공기를만들어이것을뿜어소호를돕고있다. 주로고압전로에사용된다. 화재의염려가없고절연유도쓰지않으며열화가없으므로보수가간단하지만소호능력면에서특고압에는적당하지않고일반적으로큐비클내장형으로사용된다.
OCB ( oil circuit breaker : 유입차단기 ) 아크를기름에의한절연내력과냉각작용으로빨리소호시키도록한것으로가격이싸서과거에는많이사용되었지만화재위험이있고유지보수도곤란하여지금은많이사용하지않는다. VCS (Vacuum Contactor Switch : 고압전자접촉기 ) 주접촉부를고압전자접촉기전자석의힘으로개폐하며전로의개폐가진공중에서동작하는것을고압전자접촉기라고하며주사용용도는모터, 변압기, 콘덴서등의부하개폐기로사용되며전로의개폐를목적으로한다. VCB 와조합해서모터기동용으로많이사용한다. 래치타입 ( 순시여자방식 ) 과마그넷트타입 ( 상시여자방식 ) 의 2 종류가있는데ᄂ : 래치타입 c : 마그넷트타입이다. 마그넷트타입은운전중전원이끊어지면트립되어버리므로가격이다소바싸더라도래치타입을쓰는것이났다. MSC (magnetic switch : 전자개폐기 ) 저압용으로전자접촉기의 ON/OFF 에의해모터등의부하를운전 / 정지시킴으로써부하를보호, 제어하는목적으로사용된다. 과부하계전기에의해부하에일정이상의과전류가흐르면이를감지하여전자접촉기의조작전원을 OFF 시켜부하를정지시킨전자접촉기와과부하계전기가조합되어사용되며이를전자개폐기라고한다.
MCCB (molded case circuit breaker : 배선용차단기 ) 저압용으로개폐기구, 트립장치등을절연물용기내에일체로조립한것으로통전상태의전로를수동또는전기조작에의해개폐할수있으며, 과부하및단로등의이상상태시자동적으로전류를차단하는기구를말함. 배선용차단기는교류 600V 이하, 또는직류 250V 이하의저압옥내전로의보호에사용되는 mold case 차단기를말하며일반으로 NFB 의명칭으로부르기도한다. 소형이며조작이안전하고퓨우즈를끼우는등의수고가없기때문에종래의나이프스위치와퓨우즈를결합한것에대신하여널리사용되고있다. 트립장치에는열동형 ( 바리메탈이차단기를흐르는전류에의하여가열되어만곡되므로트립동작을하는것 ), 코일에전류를통하여과전류에의하여철편을흡인하여동작하는것양자를결합한열동전자식및전자식등이있다. 트립특성은정격전류의 100% 를연속통전하여도트립동작하지않고정격전류의 125%, 200% 의전류에대한동작시간이별도로정해져있다. ELCB (leakage current circuit breaker : 누전차단기 ) 저압용으로개폐기구, 트립장치등을절연물용기내에일체로조립한것으로통전상태의전로를수동또는전기조작에의해개폐할수있으며, 과부하, 단로및누전발생시자동적으로전류를차단하는기구를말합니다. leakage current circuit breaker 는누전, 감전에대한방지대책으로최근사용되고있는배전용차단기로서그동작원리는전류동작에서보면, 회로에영상변류기를넣어누전에의한가선의전류차를검출하여회로를자동차단해서위험을방지하는방식의것이며, 이것은기기의누전방지뿐만이아니고
전로로부터의누전방지에도유효하며또한검출용접지공사가불필요하다. 정격감도전류는고감도형 (30mA 이하의것 ) 과보통형 (30mA 을넘는것 ) 이있고, 그동작시간은모두 0.2 초 `이내에서동작한다. 사용상주의할사항으로는일반적으로잔류전류가적은주택, 상점등에서는인입구에가까운주회로에누전차단기를설치하면 1 대로서전체가보호되지만공장이나빌딩등에서는사용기기가많고배선도긴경우상시약간의잔류전류가있어서주간개폐기의위치에 1 대만을설치하는것은감도에는문제가있고또한동작시에는광범위하게정전이되어적당치가못하다. 따라서적당한 block 으로나누어누전차단기를설치하여야한다. LA ( lightening arrester : 피뢰기 ) 전기설비는그계통전압에따라뇌임펄스전압및교류전압등의절연강도가정해져있으며이값이상의과전압이가해지면전기설비는절연파괴된다. 이와같은우뢰또는회로의개폐등으로인한과전압의파고값이어느값을초가한경우전류를분류하여특성요소 ( 산화아연 ) 에의해과전류를단시간에접지선을통해대지로방전하고대신계속방전되면안되기때문에속류 ( 정상전류 ) 는단시간에차단하여계통의정상적인상태로자동복귀하는장치를말한다. 변압기의고, 저압혼촉을방지하기위해서의 2 차측 1 선을접지하여계통을보호할수있으나고압변압기에서는 2 차측을접지할수없으므로이때계통에피뢰기를대신설치하여계통을보호하는역할을한다. 보수점검은접지선의내부심선이? 어졌거나녹아붙지않았는지, 용기가깨지거나금이나충격받은흔적등. 절연저항은 1,000 메거이상을요구하며 22.9KV-Y 방식에서는대지전압이 13.2KV 이므로 18KV 2.5KA 를채용하며교체권장시기는 15 년.
TR ( transformer : 변압기 ) 변압기는철심과권선을가지고전자유도작용으로수전전압또는배전전압을부하에적당한전압으로변환하는것으로변전설비중에서가장중요한기기이며변압기본체를절연유속에넣은것을유입변압기라하고가격이싸고절연내력이강하고유지보수비가저렴하여일반적으로가장많이사용한다. 다음은유입변압기에대해서알아보면변압기권선법은저압권선을철심에끼워권선하고고압권선을외측으로감는동심배치권선법을많이사용하며철심은방향성규소로강대를사용한권철심이많이사용되고있다. 그리고절연유는광물질의오일로서변압기본체를오일속에넣음으로서절연물을양호하게유지하여냉각효과를올린다. 변압기의점검은절연저항계 ( 보통메거라고하는데메거란말은상품명. 정확한말은절연저항계 ) 로절연저항측정이나직류고압법으로사용전압의 1.5 배를걸어내전압시험을하는것도좋지만변압기내부에에서이상이발생하면가스가발생하므로가스분석으로이상유무를가장정확히진단할수있다. 우선가스의색상을보고간단히추정할수있는데백색은절연지의손상, 회색은오일속의아크에의한오일의분해로판별할수있고발생가스의성분을분석하면메탄, 에틸렌, 프로필렌등은절연물의과열, 수소, 아세틸렌, 일산화탄소, 탄산가스등은오일이나절연물의아크분해에의에발생된다. 그리고발생가스중수소, 메탄, 에탄등의가연성가스의양이많아지면위험하므로즉시정밀진단을실시하여적절한대책을강구하여야한다. 유입변압기는패킹부가열화되면서경화되어누유되는일이있는데고무패킹보다는코르크패킹이경화가덜된다. 본인이근무하는
곳에도그런일이있어고무패킹을코르크패킹으로교체한일이있다. 고장검출은내부 1,2 차의전류의차에의해검출되는차동계전기와유중가스발생에의해검출되는브흐홀즈계전기등이있다. 그리고대형변압기의상부에는콘서베이터라는것이붙어있는데이역할은변압기도사람처럼호흡을한다면이해가가지않을지모르지만사실이다. 왜냐하면부하의변화에의해변압기도온도가올라갔다내려갔다하는데이런과정에서변압기내의절연유가팽창수축을반복한다. 보통대형변압기는완전밀폐형이므로온도변화에의해절연유의부피가변하게되면반드시외부공기가들어와야하는데이때아무대책이없으면습기가섞인외부공기가그대로변압기에들어와절연유를오염시키고급기야는절연파괴로이어지는사고가발생하게되는데바로이런대책으로밀폐된변압기상부에질소가스를봉입한원통을만들어두면절연유가팽창수축 ( 호흡 ) 하더라도질소가스와연결되어가스의부피만늘어났다줄어들었다하여외부공기와는상관없으므로습기가유입되지않는다. 이제변압기도호흡을한다는것이이해가될것이다. 소용량의변압기에는콘서베이터대신시리카겔이라는습기제거제로대신한다. 통상허용온도는섭씨 65 도이하이며 75 도이상이면경보, 95 도이상이면트립되도록규정하고있다. 변압기의운전은용량의 75% 부하에 ( 철손 = 동손 ) 운전하는것이효율이가장좋다. 보수점검은이상음 ( 진동, 공진, 철심진동, 방전 ), 냄새 ( 국부과열 ), 누유, 유면위치, 흡습제 ( 실리카겔 ) 변색, 온도, 유중가스측정등. 특히주의하여야할것은변압기절연유는발암성물질이기때문에직접피부에닿지않도록하여야하며작업시는반드시고무장갑을끼고작업을하여야한다. 절연저항은 30 메거, 교체권장시기는 30 년. 사진위본사업소 5,000KVA 변압기, 중간은브흐홀즈계전기, 아래는온도계와
냉각휀장치.
몰드변압기변압기본체를에폭시수지로절연하여몰드화한변압기로크기가작고화재위험이적은점이있으나충격전압에약한단점이있다. 실제로전기안전공사의안전점검시내압시험을하고난후변압기가종종소손되는일이있다고한다. 주의할것은유입변압기와달리대전되고있어감전사고의위험이있기때문에절대로코일표면에접촉해서는안된다. 교체권장시기는 15 년. SC ( static condenser : 진상콘덴서 ) 순수한저항만의부하에서는전압과전류의위상차가없기때문에무효전류가흐르지않아역율이 100% 이지만코일이나콘덴서부하에서는전압과전류의위상차가생긴다. 쉽게말하자면전압과전류가각각따로논다는것이다. 콘덴서에서는콘덴서의충전작용하는특성으로전류가전압보다 90 도앞서고 ( 진상 ) 코일에서는코일자속에의한전류흐름의방해작용으로전류가 90 도뒤진다 ( 지상 ). 이러다보니전압과전류의위상차이만큼의무효전력 ( 쓸데없는전력, 사람으로치면놀고먹는백수건달 ) 이생기는것이다. 이무효전류가크면클수록역률이낮아각종기기의설비용량이쓸데없이커야하고그만큼전력손실이따른다. 그러므로모터등일반부하는대부분코일 ( 유도성 ) 이기때문에이부하의역률을개선하기위해서진상콘덴서를설치한다. 이에따라전선로내의전력손실이감소되고전압강하나전압변동률이개선되며설비에여유가생기는효과를얻는다. 용량은변압기에설치시는변압기용량 500 kv A 이하 : 변압기용량의 5% 의값, 500-2,000 kv A: 4% 의값, 2,000 kv A 초과 : 3% 의값을적용한다. 그리고전동기에설치할때의용량은대체로전동기출력의 1/2-1/4 정도의콘덴서를설치하면적당하다. 그리고전기설비의역율은한전공급규정상 90% 이상으로유지하도록되어있으나
95% 정도가좋다. 언뜻 100% 로하면가장좋을것같아도부하가적은심야시간대등에는잘못하면 100% 를초과한앞선역률이되어그또한앞선만큼무효가될뿐아니라송전단전압보다수전단전압이높아버리는페란티효과라는것이발생되어이상전압이유발하게된다. 보수점검은콘덴서는밀봉구조이므로내부의이상을발견하기가매우어렵기때문에이상전류에의한과열, 이음, 외함의균열이나팽창등을유심히관찰할필요가있다. 외함의허용팽창값은콘덴서용량의 10-30(KVA): 15(mm), 50(KVA): 20(mm), 75-100(KVA): 25(mm), 150(KVA): 30(mm) 이내이며요즘은 NCS(Neutral Current Sensor: 중성점전류검출장치 ) 를장치하여내부의고장이발생하면회로를자동차단시키는회로를구성하여사용하고있다. 그리고설치시주의할점은 2 대이상병렬설치피할것, 콘덴서차단기는콘덴서전류의 3 배이상의능력, 조합설치시간격은 6 cm이상, 용량 100 kw이상가연성및지하등은전용차단기를설치하여야한다. 단자전압은 110% 이하, 전류는고조파포함 135% 이하, 허용온도는케이스윗면기준 70 도 ( 온도상승 30 도이하 ), 절연저항은 100 메거이상, 교체권장시기는 6 년.
MSR (motor starting reactor: 모터기동용리액터정수장이나취수장, 가압장등대부분의사업장에는고압유도전동기로물을펌핑하는데고압유도전동기를기동시에는 5 배이상의기동전류가소모되며전동기가정지상태에서전전압으로기동을시켜버리면모터코일에손상이가거나수명이단축되는원인이된다. 쉽게말하자면모터가정상적으로돌아갈때에 100% 라는전압이필요하다면기동시에는정상적으로돌아가는상태가아니고정지상태에서의이제겨우돌아가려는상태로 50-80% 의전압을넣어주는것이적절한데 100% 의전전압을넣어버리면모터가소화를못하고나머지는스트레스로부담해야하는것이다. 사람도달리기를하기전준비운동을먼저한다든가우선출발할때에는조금천천히달려야근육등에무리가안가는것처럼모터기동시에도 ( 스타트할때불과 5-10 초만 ) 전압을줄여서기동하고수초후전전압을넣어정상상태로하자고생각해낸것이리액터 ( 코일 ) 이다. 그렇다면기동시전압을낮추는방법으로는언뜻생각하면저항을쓰면되지않느냐고생각할수도있겠지만천만의말씀, 저항을쓰게되면엄창난전력손실이발생하기때문에결국전력손실이발생한다는것은열로변하여여러가지위험을초래하므로저항은쓸수없다. 리액터는희한하게도단순히임피던스 ( 교류분저항 ) 로전압을낮추기는하나대신전력을소모하지는않는다. 이러한점으로모터기동용으로리액터가주로사용된다. 리액터의용량은대략모터용량과같거나조금크게선정하면된다. 주의할것은기동리액터는장시간회로와연결되어운전되면소손되어화재의위험이있기때문에모터기동후에는반드시회로와분리되었는지를확인해야한다. 보통모든기동반은기동후에는자동으로분리되도록
설계되어있지만간혹애러가발생하여장시간운전됨으로소손되는 일이발생되며이로인해화재로이어지는일을종종경험한일이 있다. SRC (series reactor for condensers: 콘덴서용직렬리액터 ) 전력계통에서선로에대용량의콘덴서를접속하면여러요인으로인하여회로의전압이나전류의파형의왜곡을확대하는수가있으며때로기본파이상의고조파를발생하는수가있다. 또한정류기에많이사용하는싸이리스터, 아크로, 전기로등의부하에서발생하는고조파가콘덴서의회로투입에의해전원측리액턴스와콘덴서리액턴스가 LC 공진에의해확대되는현상이일어난다. 고조파로인한영향으로는동손, 철손의증대로기기의과열, 소음의증가원인이되며절연파괴, 보호계전의오동작, 충전전류발생등각종장해가발생한다. 이고조파를줄이는방법은고조파에대해회로를유도성 ( 코일 ) 로하면되기때문에콘덴서에직렬로리액터를연결하여주면된다. 또한이외에도콘덴서투입시단시간이기는하나상당한전류가흐르는데이러한콘덴서투입시돌입전류
억제효과, 모선의순간전압강하억제효과등이있다. 용량은모터등 유도성일반부하에서는콘덴서용량의 6%, 변환기, 아크로등에서는 13% 정도로하면적당하다. 절연저항은 500 메거이상. DC (discharge coil : 방전코일 ) 콘덴서를전로로부터개방할경우잔류전하로인한위험한사고의방지와재투입할때걸리는과전압의방지를위해서방전장치가필요하다. 방전장치로는방전코일과방전저항이있으며경제적인면에서대용량의것에는방전코일, 소용량의것에는방전저항이많이쓰인다. 방전시간은방전코일의경우는 5 초이내에콘덴서의잔류전하를 50(V) 이하로저하시킬수있어야하며방전저항은 5 분이걸리는것이보통이므로취급에유의하여야한다. 절연저항은 500 메거이상. COS (cut out switch : 컷아웃스윗치 ) 주로변압기 1 차측의각상마다설치하여변압기의보호와개폐를위한것으로서단극으로제작된것인데내부의퓨즈가용단되면스위치의덮개 ( 특고압용의경우퓨즈홀더 ) 가중력에의하여스스로개방되게하여멀리서도퓨즈의용단여부를쉽게눈으로식별할수있게한것이며 COS 에퓨즈대신동봉을사용하면단로기대용으로사용할수있는장점이있다. 그러나 COS 는정격차단전류용량은그다지크지가않으므로이를채용할경우에는신중을기하여야
한다. 퓨즈의차단전류용량부족은과전류에의하여용단될때퓨즈링크의폭발을일으킬우려도있다. 외형을자기제외면 ( 원통형 ) 에퓨즈를장치하는구조이다. 과전류차단기로시설하는휴즈중고압선로에사용하는휴즈는정격전류의 1.3 배의전류에견디고또한 2 배의전류로 120 분안에용단되는것이어야한다. PF (power fuse : 전력퓨즈 ) 고압및특별고압기기의단락보호용퓨즈이고소호방식에따라한류형과비한류형이있으며, 한류형퓨즈는높은아크저항을발생하여사고전류를강제적으로한류억제해서차단하는퓨즈이며밀폐절연통안에퓨즈엘레멘트와규소등이소호재를충전, 밀폐한구조이며현재수변전설비에서많이사용된다. 전력휴즈는과부하전류나과도전류의보호는기대하지않는다. 왜냐하면정격전류의수배이상인과부하전류는부하의변동이원인이되어발생하고과도전류는변압기의투입전류, 전동기의기동전류등매우짧은시간에만발생하고시간이지나면자연적으로정상적으로돌아가는전류이므로이것때문에끊어지지않아야한다. 전력휴즈가이를보호하게되면자주결상이되거나수명이단축된다. 그러므로파워휴즈는과전류가운데단락전류를고속도한류차단하는단락보호용휴즈이다. 전력휴즈은차단기와는달라서자주과부하를차단할필요가있는부분, 퓨즈동작후재투입이필요한개소에는사용하지않도록해야한다.( 재투입불가능 ). 전력퓨즈는차단기와릴레이, 변성기의 3 가지기기역할을하는특성이있으며경제적인기기이면서도확실한동작특성을가지고있으며소형
염가일뿐만아니라동작대상의일정값이상과전류에서는오동작이없는완전한차단특성을가지고있다. 파워휴즈가차단할수있는단락전류의최대전류값을정격차단전류 (ka) 라한다. PF 는모양이 COS 와너무흡사하여이기기에익숙하지않은사람은확실히구분하는데어려움을느끼게되며크기나개폐형고리의형태및상단접촉부의형태가차이가나는데 PF 가고리도크고전체크기가크다. PF 는고장전류를안전하게차단할수있는반면 COS 는단락사고나접지사고때의고장전류를안전하게차단할수없다. 또한이들모두부하전류가흐를때개폐할수없으며퓨즈가끊어지면퓨즈통이상단접촉부에서빠져꺼구로매달리거나원통형 PF 는상단부스트라이커 ( 표시용으로뾰족하게튀어나온부분 ) 가튀어나오게되어휴즈가끊어진여부를알수있다. PF 는휴즈가? 어지면휴즈전체를바구어야하나 COS 는퓨즈만바꾸면된다. PF 의용단된부위로사고의내용을대략알수있는데원통납땜부에서용단된것은노열화, 중간부분에서용단된것은과부하, 엘리먼트가증발하여원통이변색된것은단락사고의가능성이큰것으로추정할수있다. 또한 3 상인경우 1 개가용단되었을지라도 3 개모두를교체하여야한다.
보호계전기수변전설비의사고는그내부에서제거하여외부에파급되지않도록해야만한다. 그러기위해서는수변전설비내의보호장치가오동작을하거나또는발생한고장이확대되기전에사고의종류나크기에따라필요한보호장치가바르게동작할필요가있으며반드시한전측배전용차단기가동작하기전에확실하게차단되지않으면다른수용가의수변전설비도정전되어사고가확대, 파급되는것이다. 일례로 90 년도경일요일두류정수장 66KV 변전소에장시간정전사고가있었는데그여파로팔달변전소에서함께수전하고있는고려나일론에도함께정전이되어한전측과함께정수장변전소피뢰기등수전설비를점검하였으나원인을알수없었는데나중에알고보니고려나일론변전실 MOF 가소손되어그여파로팔달변전소차단기가동작하였던것이다. OCR( over current relay : 과전류계전기 ) 일정한값이상의전류가흐르면부하를차단시키는계전기로특성은부하에흐르는전류가과전류로되었을때는계전기의자체동작원판이회전하여주접점을닫아차단기가동작할때까지의걸리는시간이과전류의정도에비례하여감소하는즉과전류의크기가클수록동작시간이빠르는반한시성을지니고있으며과전류값이 1000% 이상시는정한시로된다. 이말은정한시로되면동작시간도비례하여늦어지는것이아니라특성곡선을보면이해가빠르겠지만가장빠른시간으로동작한다고생각하면되겠다. 현재한전의 OCR 동작시간은 30 사이클즉 0.5 초로조정해놓았다. 과전류계전기의동작시험은계전기의설정전류값의 300% 또는 700% 인전류를흘리고그동작시간을측정한다. ICS 는한시치, ITT 는순시치이며다른계전기도마찬가지만계통의사고로인한
계전기가작동했을때에는판넬의조작회로는리셋시키더라도계전기에부착된트립표시기 ( 타켓 ) 은그대로두는것이나중에사고의원인을파악하는데도움이된다. OVR (over voltage relay : 과전압계전기 ) 일정한값이상의전압이발생하였을시부하를차단시키는계전기 UVR ( under voltage relay : 부족전압계전기 ) 일정한값이하의전압이되었을시부하를차단하는계전기로주로정전후복귀되었을때돌발재투입을방지하기위해서설치한다. 예를들어지금은모터기동반등에정전시콘덴서방전트립장치나자기유지회로를써서정전복귀가되더라도모터를돌발재가동되는것을방지하지만만약이런장치가없다면정전후전기가재투입되면돌발적으로모든모터가돌아가버리는상황이발생하는것이다. 정신이없을것이다. GR (ground relay : 지락계전기 ) 지락게전기는기기의내부나회로에지락이발생하는경우영상전류를검출해서동작하게하는계전기이며영상전류를검출하는 ZCT 와조합하여사용한다. 보통 1 차 200(mA) 2 차 1.5(mA) 에서동작하도록되어있다 SGR (selective ground relay : 선택지락계전기 ) 비접지계통의배전선지락사고를검출하여사고회로만을선택차단하는방향성계전기로써지락사고시계전기설치점에나타나는영상전압과영상지락고장전류 ( 비접지계통에서는지락고장시계통충전전류및 GPT 2 차저항에따라고장전류가제한된다 ) 를검출하여선택차단한다. 계전기에도입되는영상전압은모선에설치하는 GPT 3 차측권선을개방델타결선하여사용하고영상고장전류는선로에설치하는영상 CT(zero CT or ZCT) 를사용한다.
DGR (directional ground relay : 지락방향계전기 ) 영상전압 ( 또는일정방향의영상전류 ) 을기준으로지락고장전류의크기및방향이일정범위안에있을때동작하는계전기이며루프계통의지락사고보호용으로사용된다. OVGR (over voltage ground relay : 과전압지락계전기 ) GPT( 접지형계기용변압기 ) 에연결하여지락사고시발생되는영상전압의크기에의해동작 OCGR(over current ground relay : 과전류지락계전기 ) CT 에연결하여비접지계통의지락사고시지락전류의크기에의해동작 MPR ( motor protection relay : 모터보호계전기 ) 모터를보호하기위해전자접촉기와함께사용되며모터의과부하등이상이발생할경우이를감지, 전자접촉기를개방시켜전원을차단할수있도록하는기기입니다. 3 E relay : 3 E 계전기과부하및결상보호기능과전동기의역전을방지하는반상보호기능을갖는계전기. 이와같은복합기능을실현하기위해일반적으로전자회로를채용하고있으며, 보통정지형 3E 계전기를말한다. 브흐홀쯔계전기 (buchholtz relay) 변압기본체탱크내에발생한가스또는이에따른유류를검출하는방식을이용한계전기. 권선류의사고이외에철심성층절연의파괴에의한철심의국부가열, 철심조임볼트의절연열화, 탭변환기의고장을검출할수있으며대전류, 전기로용, 정류기용변압기, 부하시전압조정기등에도적용이가능하다. 비율차동계전기 (ratio differential realy ) 총입력전류와총출력전류간의차이가총입력전류에대하여일정비율
이상으로되었을때동작하는계전기이며주로변압기의고장유무에사용된다. 재폐로계전기 (reclosing relay) 송전선사고시보호계전기동작으로선로차단기를차단후재투입을인위적으로하는경우에는많은시간이소요되므로자동적으로차단기를투입할것이요청된다. 따라서차단기가차단되고사고지점의절연이회복된후재폐로조건 ( 회복조건 ) 이이루어지면자동으로차단기를투입시키는계전기로지락이나단락사고가발생하는순간즉시고장전류를차단하고약 2 초후에자동재투입되지만사고가해소되지않으면재차단하고또재투입되는일련의동작을 4 회거듭하는데이때에도사고가해소되지않으면영구사고로간주하고계속차단한다. 지금은철거되고없지만과거본인이 89 년도두류정수사업소에발령을받아변전소에업무파악차점검을나갔는데그곳에재폐로계전기가부설되어있길래좀의아해했는데알고보니당시강정취수장의약 10Km 이상거리의전력을두류정수장변전소에서 66KV 로송전하고있었는데연줄이나바람에의한나뭇가지의접촉등으로자주정전사고가발생되는데이러한사고로부터송전선로를보호하기위해서재폐로계전기가필요했던것이다. 일반수용가변전소에서는안쓴다.
전자릴레이 (Relay) 계전기 ( 릴레이 ) 란코일에전류를흘리면자석이되는성질을이용하고있다. 코일이전자석으로되었을때철판을끌어당겨, 그철판에붙어있는스위치부의접점을닫거나열기도한다. 릴레이가좋은점은전기적으로독립된회로를연동시킬수있다는점이다. 5V 와같은저전압계로구성된회로의동작에의해 AC 100V 계의회로를 ON/OFF 시키든가, 대전류의회로를 ON/OFF 시킬수있다. 릴레이는기계적으로접점을닫거나열기때문에일반적으로고속동작은할수없다. ( 특수용도로고주파릴레이라는것도있어고속동작이가능한릴레이도있다 ) 릴레이도여러종류가있으며, 코일에가하는전압 ( 구동전압 ), 접점용량등에따라, 적절한것을선택할필요가있다. CLR (Current-limiting Resistor : 한류저항기 ) GPT 3 차측, a, f 간에접속되어사고시 1 차측중성선에흐르는전류 (lg) 를조정하여 ( 통상 380mA) 유효전류를발생시켜 SGR( 선택지락계전기 ), DGR( 지락장향계전기 ) 을동작시키는데필요한유효전류를발생시키고또한 GPT 3 차측 (OPEN DELTA) 에발생하는제 3 고조파및이상전위발생을억제시켜중성점이상전위진동, 중성점불안정현상등의이상현상을제거하기위해설치한다.