전력 시스템이 지속적으로 발전함에 따라 진공 차단기의 적용 사례도 늘어나고 있으며 이는 그 장점과 불가분의 관계입니다.그러나 항상 몇 가지 단점이 있습니다. 예를 들어, 진공 회로 차단기의 과전압 문제는 개발 속도에 어느 정도 영향을 미쳤습니다. 따라서 진공 회로 차단기의 과전압을 완화하거나 방지할 수 있는 방법을 찾아야 합니다. 아래, Huadian 진공 회로 차단기|VS1 진공 회로 차단기 제조업체는 진공 회로 차단기와 관련된 과전압 유형 및 보호 조치를 설명합니다.
I. 진공 차단기의 주요 과전압 유형
진공차단기의 동작 과전압은 주로 개방(차단) 과정에서 발생하며, 다음의 세 가지 유형이 일반적입니다.
1. 전류-과전압 절단
메커니즘: 진공 회로 차단기는 매우 강력한 아크-소호 기능을 갖추고 있습니다. 작은 AC 전류(예: 무부하 변압기 또는 모터의 시동 전류)를 차단할 때 전류는 자연적인 영점-교차점 이전에 강제로 차단(예: 전류{4}}차단)될 수 있습니다. 이때 유도성 부하(예: 모터 권선)에 저장된 자기 에너지는 전기장 에너지로 변환되어 부하의 등가 용량을 충전하여 매우 높은 과전압을 생성합니다.
특성: 과전압 진폭은 전류-절단 값 및 부하 인덕턴스의 크기와 관련이 있습니다. 전류-절단 값이 클수록 과전압이 높아집니다. 이는 진공 회로 차단기에서 가장 일반적인 유형의 과전압입니다.
2. 다중 재-점화 과전압(높은-주파수 다중 재-점화 과전압)
메커니즘: 회로 차단기가 작동한 후 접점 사이의 거리가 매우 작습니다. 정전 시 접점 사이의 회복 전압(상용 주파수 회복 전압)이 접점 매체의 절연 강도보다 높으면 간격이 다시 무너집니다(재-점화). 진공 매체의 매우 빠른 복구로 인해 이 프로세스는 마이크로초 내에 여러 번 발생할 수 있습니다(고-빈도 재점화). 각 재-점화에는 고주파 전류의 소멸과 에너지 재주입이 수반되며, 누적 효과를 통해 에너지를 부하에 지속적으로 펌핑하여 과전압을 단계적으로 상승시킵니다.
특성: 이러한 유형의 과전압은 경사도가 높고 진폭도 크며, 모터의 회전간 절연 및 세로 절연에 심각한 위협을 가합니다.- 주로 고전압 모터나 무부하 변압기를 차단할 때 발생합니다.-
3. 용량성 부하 차단 과전압
메커니즘: 커패시터 뱅크를 차단할 때 아크 재점화로 인해 높은-진폭과 높은-주파수 과전압이 생성됩니다.- 회로 차단기가 중단 후 다시 점화되는 경우-이미 충전된 커패시터 그룹이 아크를 통해 다른 커패시터 그룹으로 방전되어 높은-주파수 진동을 형성하고 전압이 급격히 증가하는 것과 같습니다.
특성: 이 상황은 극도로 높은 과전압(보통 접지 전압보다 2~3배 또는 그 이상)을 생성하여 커패시터와 회로 차단기 자체의 안전을 심각하게 위협할 수 있습니다.
II. 진공 회로 차단기의 과전압 보호 조치
위에 언급된-과전압 유형의 경우 일반적으로 '차단'(전류-절단 값 감소)과 '배출'(방전 경로 제공 또는 에너지 흡수)의 조합을 통해 보호가 달성됩니다. 일반적인 보호 조치에는 다음이 포함됩니다.
1. 저항기-커패시터 흡수 장치(RC 흡수 장치) 설치
원리: 부하측에 직렬 및 병렬로 연결된 저항기(R)와 커패시터(C)로 구성됩니다.
커패시터(C): 부하의 서지 임피던스를 줄이고 과전압 상승을 느리게 하여 재점화 과전압의 고주파수-성분을 줄입니다.
저항기(R): 에너지를 소산하고 발진을 억제하며 커패시터와 부하 인덕턴스 사이의 공진을 방지합니다.
적용 가능한 시나리오: 주로 모터와 변압기를 보호하는 데 사용되며 특히 다중 재점화 과전압 및 전류 차단 과전압을 억제하는 데 효과적입니다.-
장점: 안정적인 보호 효과로 과전압의 진폭과 경사도를 모두 제한합니다.
단점: 크기가 크고 비용이 높으며 장기간 저항기 가열로 인해 에너지 소비가 발생합니다-.
2. 산화아연 서지 어레스터(MOA) 설치
원리: 산화아연 배리스터의 뛰어난 비선형 볼트{0}}암페어 특성을 활용합니다. 정상 작동 전압에서 어레스터는 높은-저항 상태(마이크로암페어-수준의 누설 전류)에 있습니다. 과전압이 발생하고 작동 임계값을 초과하면 빠르게 전도되어 과전압 에너지를 접지로 방전하여 장비 절연이 견딜 수 있는 범위 내로 전압을 고정합니다.
유형 차별화:
일반 배전형 서지 피뢰기: 낙뢰 과전압을 제한하는 데 주로 사용됩니다.
전용 회전 기계형 서지 피뢰기: 모터를 보호하도록 특별히 설계되었으며, 잔류 전압이 낮고 모터 절연 수준과 더 잘 일치하는 것이 특징입니다.
적용 가능한 시나리오: 주로 전류 차단 과전압을 제한하는 데 사용됩니다.- 일반적인 서지 피뢰기는 가파른 파동 전연에서 다중 재점화 과전압에 대한 응답 속도가 느리고 보호 효과가 제한될 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 일반적으로 RC(저항 전류 피뢰기)와 함께 사용해야 합니다.
3. 인덕터-커패시터(L-C) 필터를 설치합니다.
원리: 인덕터(L)는 부하측에 병렬로 커패시터(C)와 직렬로 연결됩니다. 인덕터는 고주파-주파수 전류를 차단하고 커패시터는 전압 변화율(du/dt)을 줄입니다. 이 조합은 고주파-주파수 진동 구성요소를 효과적으로 필터링하여 과전압 축적 프로세스를 근본적으로 늦춥니다.
적용 가능한 시나리오: 과전압 보호 요구 사항이 매우 높은 위치(예: 특수 모터, 중요 장비).
4. 전류-절단 값이 낮은 진공 회로 차단기를 선택합니다.
원리: 소스에서 과전압을 해결합니다. 진공 차단기의 전류-절단값은 접점 재질과 밀접한 관련이 있습니다. 낮은-전류-절단-값 접점 재료(예: 특수 처리된 CuCr(구리-크롬) 재료)를 사용하면 전류-절단 값을 매우 낮은 수준(예: 0.5A - 2A)으로 줄일 수 있으므로 소스에서 과전압의 진폭을 크게 줄일 수 있습니다.
평가: 이는 가장 이상적인 보호 조치이지만 재료 가공 및 비용 제한으로 인해 때때로 다른 보호 장치와 함께 사용해야 합니다.
5. 병렬 저항기 또는 커패시터를 설치하십시오.
원리: 회로 차단기 접점 전체에 저항기나 커패시터를 병렬로 연결합니다.
병렬 저항기: 재점화 중 복구 전압 상승률을 줄여 재점화 가능성을 줄입니다.
병렬 커패시터: 접점 간 회복 전압의 가파른 정도를 줄입니다.
평가: 이 방법은 일반적으로 회로 차단기의 내부 설계에 통합됩니다. 현장 설치는 거의 없습니다.
요약 및 선택 권장 사항
실제 엔지니어링 응용 분야에서는 단일 측정값이 단독으로 사용되지 않는 경우가 많습니다. 대신, 보호 대상의 가치와 중요성에 따라 보호 조치의 조합이 사용됩니다.
일반 변압기/라인의 경우: 낮은-전류-절단-값 진공 회로 차단기가 일반적으로 선택되며 백업 보호를 위해 버스바 측면에 범용{3}}산화아연 서지 피뢰기가 설치됩니다.
고전압 모터의 경우-: 모터는 절연 수준이 낮고 급격한 서지에 민감합니다. RC 흡수체(재점화 과전압을 억제하고 급격함을 줄이기 위해)와 회전 전기 기계용 전용 서지 피뢰기(에너지-유형 과전압을 제한하기 위해)를 사용하는 결합된 보호 체계가 권장됩니다.
커패시터 뱅크의 경우: 회로 차단기 측, 바람직하게는 커패시터에 가까운 곳에 틈이 없는 산화아연 서지 피뢰기(커패시터 보호 전용)를 설치하는 것이 좋습니다. 때로는 돌입 전류와 과전압을 억제하기 위해 직렬 리액터가 필요할 수도 있습니다.
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