차단기 일반사항

가. 개요

1. 차단기의 기본원리

모든 전기회로는 전원 ☞ 차단기 ☞ 부하장치의 기본요소로 구성된다.
전원의 역할은 부하장치에 전기에너지를 공급함에 있고 이 전기에너지는 부하장치로부터 다른 에너지로 변환시킨다. 차단기의 성능은 전기회로를 개폐하는 것으로 전력을 전원으로부터 부하장치에 전달하기도 하고 저지하기도 하여 임의로 선택할 수 있다. 이상으로부터 차단기에는 2가지의 동작상태가 있는 것을 알 수 있다. 즉, close 상태에서는 공급전압과 회로 전 임피던스로부터 정해지는 전류가 차단기를 통하여 흐르고 open 상태에서는 전류는 "0" 이지만 전원전압이 그대로 양 전극간에 나타나게 된다.(그림참고)

 

따라서 차단기에는 정격전류와 정격전압, 정격차단전류가 있다, 정격전류라 하는 것은 전류를 연속해서 흘려도 각부의 온도상승이 규정 허용최대치를 넘지 않는 최대전류이고, 정격전압이라 하는 것은 지속적으로 견딜 수 있는 전압의 상한이다. 또 정격차단전류라 하는 것은 사고시의 고장전류를 차단 및 투입할 수 있는 한계전류치를 말한다.

또한, 차단기의 기능은 지속전류를 전달하기도하고 전압이 걸려있는 상태에서 open 상태를 유지할 뿐만 아니라 어느 상태로부터 다른 상태로의 변환이라는 중요한 기능을 가지고 있다. 이러한 스위치 작용은 차단기의 동작직전,동작직후의 전압에 따라서 조건이 달라진다. 즉, 접점이 닫히는 순간에 흐르는 투입전류와 그 정격전압, 접점이 열리는 순간에 생기는 회복전압과 그 순시전류에 따라 달라지게 된다.(그림참고)

2. 차단기의 설치목적

평상시 정상부하를 개폐하고, 이상상태 발생시에는 신속히 회로를 차단하여 회로에 접속된 전기기기 및 전선류를 보호하기 위한장치로서 사용장소, 사용전압, 차단용량에 따라 선정하여야 한다.

3. 차단기의 구성

차단기는 그 기능을 생각해 볼 때 다음의 5가지 주요부분으로 구성되어 있다.

명칭	기능
전류전달부	전류전달부는 그중에서도 가종접점을 들 수 있다. 가동접점은 차단기를 움직이게 하는 기계가동부와 연동되어 있어 차단기가 close 상태일 때는 가동접점은 고정접점과 접촉되어 있고 접촉저항에 의해 회로에 흐르는 전류를 억제하지 않도록 가동접점에 충분한 압력이 걸리도록 하고 있다. 또한 차단시에는 가동접점은 적당한 속도로 적당한 차단거리(각 부분에 나타나는 전압에 충분히 견딜 수 있는 거리)까지 떨어진다. 도전부는 전류에 의해 과도하게 발열하지 않도록 우수한 도전체가 사용되고 있고 또한, 가동부의 가속도에 기인하는 힘이나 대전류에 의해 발생하는 전자력에 견딜 수 있으며 특히 접점에 걸리는 힘에도 견딜 수 있도록 충분한 기계적 강도가 요구된다.
절연부	고압이 흐르는 도전부는 전기적으로 대지와 절연되어야 하고, 또한 가종접점이 열려 있을 때에는 동상극간에도 절연되어 있어야 하며, 특히 각 상간의 절연이 필요하다. 이러한 절연 기능을 가지고 있는 것이 절연체로써 여러 가지 물리적 조건이나 시설상태에 대해서 절연부는 전기적,기계적으로 우수한 성능을 가지고 있어야 한다.
소호장치	회로에 흐르고 있는 전류를 차단하면 아크가 발생하게 된다. 이 아크가 소멸되는 부분이 소호장치로써 차단기의 소호장치는 가장 중요한 부분이며 또한 기술적으로도 가장 어려운 장치이다. 특히 아크를 소멸시키는 소호모체로 여러 가지가 있고 이들의 종류에 따라서 차단기가 분류된다.
기구부	규정의 투입전류를 투입이나 차단전류의 차단을 하기 위해서는 가동접점의 동작은 고속도로 하지 않으면 안된다. 따라서 대단히 큰 가속을 얻기 위해서는 충분한 힘이 요구되며 이 가속은 순간적으로 가동부에 전달되어야 한다. 또한 차단동작시 조작력이 크므로 기수에 나타나는 충격도 크기 때문에 이러한 충격을 흡수하는 장치가 필요하게 된다.
보조장치	차단기가 올바르게 동작되기 위하여 필요한 장치로써 보조장치, 인터록장치, 인출장치 등이 있다.

나. 종  류

차단기는 구조 및 소호방식에 따라 분류할 수 있다.


1. 유입차단기(OCB : Oil Circuit Breaker) (TCB  : "T" Type Mminimum Oil Circuit Breaker)


유입차단기는 전로의 차단이 절연유를 매질로하여 동작하는 차단기 즉, 절연유를 소호매질로 하는 것으로서 탱크형 유입차단기는 탱크 내부의 절연유 중에서 소호를 시키는 것이며, 소유량형은 탱크 대신 자기의 애관을 사용한 것이다.
사용되는 절연유는 일반적으로는 전류차단시 발생하는 아크에 의해 주변의 절연유를 분해시켜 수소, 아세칠렌,메탄,에탄 등의 가스가 발생된다. 이들 가스의 성분비율 중 50~70%가 수소이고 이 수소가스는 4000°K 정도의 고온에서도 아주 열전도율이 높기 때문에 아크의 냉각효과가 크다. 특히 소호실을 따로 가지는 油차단기는 피스톤효과에 의해 고온 고압가스가 분출구멍으로부터 분출할 때의 단열패창한 냉각효과와 소호실의 구성에 따라 얻어질 수 있는 아크의 제어 신선한 절연유의 보급 치환작용 등에 의한 절연회복의 촉진 등 많은 효과를 기대할 수 있다.

2. 자기차단기(MBB : Magnetic Circuit Breaker)


자기 차단기는 아크를 Arc Shoot와 같은  Ion 장치 중에 구동시킬 자기회로를 가지고 있어 대기중에서 전로의 차단을 하는 차단기를 말한다, 대기중에서 전자력에 의해 소호장치 내에 Arc를 구동하는 것이다. 


2-1. 소호원리

전압이 3KV 이상에서 전류가 수천 암페어 이상으로 되면 대기중에서 소로 시키기에는 상당히 곤란하지만 대기중의 아크를 2매의 적당한 절연파늬 사이로 유인하면 비교적 간단히 차단될 수 있다는 것이 W.H社의 J.Slepian에 의해 실험으로 확인된 것을 시발로 하여 현재의 자기차단기는 역 V자 홈을 가진 내열자기제의 소호판을 적당한 매수로 적층시켜 Blow out Coil과 자극을 설치하여 아크전류를 Blow out Coil에 흐르게 하여 자계를 만들어 이 자계와 아크에 의한 전자력에 의해(이 경우 아크를 전류가 흐르는 도체로 간주하여 플레밍의 왼손법칙을 적용하면 아크의 운동방향을 알 수 있다) 아크를 소호실 안으로 불어 넣게 된다.
대기중의 아크는 고온에서 전리상태의 기체이므로 다른 차단기와 같이 최종적으로는 냉각에 의해 전리상태로부터 절연체로 환원하게 되는 것이다. 이것을 消 ion 또는 소호라 한다.

자기차단기의 경우에 내열자기의 소호판 표면에 고온 아크가 닿게 되어 열전도에 의해 냉각 消 ion 이 되는 것이다. 이러한 냉각 작용을 효과적으로 하기 위해서는 소호판의 재질이나 역V자형 홈의 형상, Blow out Coil의 권수, 설치위치 등을 고려하지 않으면 안된다.
MBB의 소호원리는 상기와 같이 근본적으로는 냉각효과이지만 소호에 관련된 또하나의 장점은 한류효과이다. 이러한 한류효과는 적층시킨 소호판의 역 V자형의 홈 사이로 아크를 구동시켜 가늘고 길 게 늘어뜨림으로써 얻어질 수 있다.

3. 진공차단기(VCB : Vacuum Circuit Breaker)


진공차단기는 전로의 차단을 높은 진공중에서 동작하는 차단기로서 높은 진공중의 절연내력은 상당히 높고  또한 금속증기나 전하 입자의 확산에 의한 소호작용이 현저하기 때문에 이러한 특징을 살려서 진공용기 내에서 전류의 개폐, 차단을 행하도록 한 것이다.
대기압의 상태로부터 차츰 압력을 내리면 당초에는 절연내력이 저하하지만 다시 압역을 내리면 절연내력은 상승한다.
그래서 10^-4 Torr 이하로 되면 압력에 관계없이 거의 일정한 절연내력(텅스텐 전극 사용시 100KV/mm)을 얻을 수 있으므로 진공차단기는 이 영역을 이용한고 있다.
이 진공차단기의 특성은 소형으로서 무게가 가볍고 불연성 무 소음으로서 수명이 길어서 차단기로서 기본적으로 필요한 고속도 고빈도 개폐기의 기능 및 차단성능이 우수하다.


4. 공기차단기(ABB : Air Blast Breaker)


공기차단기는 전로의 차단이 압축공기를 매질로 하여  동작하는 차단기를 말한다. 즉, 압축공기를 소호매체로 하는 것으로 그 특성은 압축공기에 의해 결정된다.
압축공기의 절연내력은 압력이 높아짐에 따라 증가하고 약 7kg/㎠ 에서는 새 절연유와 동등이상으로 된다.


5. 가스차단기(GCB : Gas Circuit Breaker)


가스차단기는 전로의 차단이 6불화유황(SF₆ : Sulfar Hexafluoride)과 같은 특수한 기체 즉, 불활성 Gas를 매질로하여 동작하는 차단기를 말한다.
SF₆ 차단기의 특징은 SF₆ 가스의 물리적, 화학적, 전기적 성질이 매우 우수하여 절연내력이 우수하고 소호능력이 뛰어나며 아크가 안정되고 회복이 빨라 고전압,대전류 차단에 적합하다.
차단시에 외부로 가스를 흡출하지 않아 공기차단기와 같은 폭발음이 없어 소음공해가 없으며, 변압기 여자전류차단과 같은 소 전류 차단에도 안정된 차단이 가능한다.
과전압의 발생이 적고, 아크소호 후 절연회복이 매우 우수하여 근거리 선로고장, 탈조차단, 이상지락 등의 가혹한 조건에서도 강하며 소형으로 축소가 되는 등의 장점을 가지고 있기 때문에 최근에 급속히 사용되고 있다.
종류로는 차단부 압력방식에 따라 이중압력형과 단일압력형으로 분류되며 구조적으로 보면 애자형(Live Tyoe)과 탱크(Dead Tank Type)형으로 분류되나 최근에는 구조가 간단하고 신뢰성이 높고 보수가 용이한 단일 압력형(Puffer Type)이 널리 사용되고 있다.

5-1. 가스 절연 전력용 기기에 사용되는 SF₆ 가스의 특성

5-1-1. 물리적 ·화학적 성질

• 열전달성이 뛰어나다(공기의 약 1.6배)
• 화학적으로 불활성이므로 매우 안정된다
• 무색,무취,무해, 불연성의 가스이다.
• 열적 안정성이 뛰어나다(용매가 없는 상태에서는 약 500℃까지 분해되지 않는다)
  

5-1-2. 전기적성질

• 절연내력이 높다(평등전계 중에서는 1기압에서 공기의 2.5배~3.5배, 3기압에서 기름과 같은 레벨의 절연내력을 갖고 있다. 가스차단기에는 보통 5기압의 가스를 봉입하여 사용하고 있다.)
• 소호성능이 뛰어나다.
  (소호력은 공기의 100배정도, 즉 SF₆ 가스의 특이한 열화학적 특성 및 현저한 전기적 負性에 의하여 고유 아크시정수가 공기에 비해 1/100 이하로 되는 특히 우수한 성능을 가지는 소호실로 되어 있다. SF₆ 가스차단기에는 발생한 플라즈마 공간에 가능한 다량의 신선한 SF₆ 가스 분자를 공급할 필요가 있으므로 노즐을 통하여 아크에 가스를 불어 넣기도 하고 또는 전자적으로 아크를 회전시켜서 아크를 신선한 가스분자 영역으로 유도하는 등의 방식이 취해진다)
• 아크가 안정되어 있다.
• 절연회복이 빠르다.

다. 사용전압별 차단기선정

1. 차단기선정시 고려사항

차단기에 통전과 절연외에 중요하게 요구되는 주 역할은
- 전력계통의 평상시 개폐
- 고장의 신속한 선택차단으로 피해의 최소화
- 계통의 유효한 사용이며
고장회로의 조건에 따라 차단기에 요구되고 있는 차단조건은  아래와 같다.

• BTF(Bushing Terminal Fault)
  차단기의 부하단자에서 일어난 단자 단락고장을 말하며, 계통의 단락고장 중 가장 가혹한 조건이 된다.
• 진상소전류차단
  무부하의 송전선 충전전류나 콘덴서회로의 전류같은 진상 전류를 차단하는 조건이며 충전전류 차단이라고도 한다. 전류차단의 성공여부 보다도 차단에 따르는 이상전압의 발생이 문제가 된다.
• 지상소전류차단
  무부하의 변압기 여자전류 같은 지상 소전류의 차단을 행하면, 강한 소호능력으로 인해 전류 절단을 일으키고 전류의 자연영점 이전에 전류차단을 해하며 회로 인덕턴스로 인해 높은 이상전압을 발생하는 경우가 있다.
• SLF(Short Line Fault)
  단락고장중 차단기에서 비교적 근거리 선로에서 발생한 것을 말한다. 이 고장전류를 차단하면 차단기와 고장점 사이에 전위의 왕복진동이 생기고, 이석이 과도 회복전압의 초기부분에 나타나기 때문에 차단기의 동작책무를 어렵게 한다.
• 탈조차단
  계통이 연계되어 대규모 계통이 되면 차단기 양측에 전원이 존재하게 되는데 양측의 전원이 같은 시기에 어긋날 때 이 차단기에서 계통을 분리할 경우에는 통상 단락 차단보다 훨씬 큰 회복전압이 된다. 그 값은 통상의 2.5배 정도로 된다.
• 이상지락차단
  차단기를 사이에 두고 그 양측에 서로 다른상에서 지락이 발생하고 이것을 차단할 경우 회복전압은 상전압의 √3배(정격전압과 같다)가 된다.

2. 차단기 선정의 표준치

차단기의 선정은 정격전류 및 계산한 단락용량을 기준하여 전기적,열적,기계적 강도를 고려하여 여유(일반적으로 단락용량은 계산치의 120-160%)를 두어 선정한다.

[표] 차단기의 정격표준 치(ESB150)

정격전압 (KV)	정격 차단전류 (kA,rms)	정격전류 (A, rms)					정격 투입전류 (kA, peak 치)	정격 차단시간 (Cycle/60㎐ 기준)
7.2	12.5 25 31.5 40	600 600 - -	- 1200 1200 1200	- 2000 2000 2000	- - 3000 3000	- - - 4000	31.5 63 80 100	8
25.8	12.5 25 40	600 600 -	1200 1200 -	- 2000 2000	- 3000 3000	-	31.5 63 100	5
72.5	12.5 20 31.5	600 - -	1200 1200 1200	- 2000 2000	- - 3000	- - 4000	31.5 50 80	5
170	31.5 40 50 63	600 - - -	1200 1200 1200 -	2000 2000 2000 2000	- - 3000 -	- - 4000 4000	80 100 125 158	3
362	40			2000		4000	100	3

 

[표] 전압별 차단기의 선정

구분	7.2kv	25.8kv	72.5kv	170kv	362kv
OCB	○	○	○	○
TCB	○	○
MCB	○
VCB	○	○	○	○
ABB		○	○	○	○
GCB		○	○	○	○

라. 차단기 설치시 정상조건
 

1. 주위온도 : -25℃~40℃ (KSC-8321 MCCB의 경우 : -5℃~40℃로서 기준주위온도는 40℃ )
2. 표고 : 1,000m 이하 (1,000m 초과 100m마다 특성 1% 감소 )
3. 기타 가혹한 조건이 아닌 장소.

마. 차단기의 형식

차단기의 조작방식은 투입조작방시과 트립조작방식이 있으며, 안전이라는 점에서는 동력조작을 적용하는쪽이 바람직하지만 경제성 면에서는 개폐빈도가 아주 적은 경우 등의 조건에 따라 수동 조작이 사용되어 진다.

1. 조작방식

• 직류 전자조작방식 : 7.2kv 이하
• 직류 전자조작방식 또는 전동스프링 압축공기 : 25.8kv 이하

구                     분		특징 및 적용
투입조작 방식	수동조작방식	투입에 필요한 기계력이 인력에 의한 방식. 정격투입전류 16KA이하에 적용
	스프링투입 조작방식	투입에 필요한 기계력이 스프링으로 저장된 에너지에 주어진 방식 수동, 전동스프링 조작으로 구분된다.
	전기(전자)투입조작방식	투입에 필요한 기계력이 전자솔레노이드의 전기에너지로 주어진 방식
	공기조작방식	24KV이상의 차단기에 사용
	유압조작방식	24KV이상의 차단기에 사용
트립조작 방식	전압트립방식	직류 또는 교류전원을 사용하며, 보호계전기 또는 조작스위치로 제어한다.
	전류트립방식	차단기의 주회로에 접속된 변류기2차 전류에 따라 개폐되는 방식. 상시여자방식과 순시여자방식으로 분류된다.
	부족전압 트립방식	부족전압 개폐장치에 인가되어 있는 전압의 저하에 따라 차단기가 개폐되는 방식 개폐코일 전원의 접속방법에 따라 직접식과 계전기를 통해서 접속되는 간접식으로 분류된다. 배선용차단기으 부족전압 트립성능 조건(KSC 8321)
	콘덴서 트립방식	상시에 콘덴서를 충전하여 그 에너지로 차단기를 개폐하는 방식.

1-2. 수동조작방식


조작자의 안전성을 고려한다면 적용할 수 있는 수동조작  방식의 한도가 있으며, 아래의 표와 같다.

[표] 수동조작방식의 적용

항목/규격	JEC-181	KS C 4611
적용범위	3.6KV 이상의 교류차단기	3.6KV, 7.2KV용 수동 또는 동력조작의 교류차단기
수동조작이 적용가능한 정격표준치	수동조작은 적용外 (동력조작만)	전압 KV	차단전류 KA	차단용량 MVA	투입전류 KA
		3.6	1.6	10	3.2
		3.6	4.0	25	8
		3.6	(8.0)	(50)	(16)
		7.2	2.0	25	4
		7.2	4.0	50	8
		7.2	(8.0)	(100)	(16)
[비고] 규격 KSC 4611에는 수동조작식 차단기의 정격차단전류의 상한은 조작력을 고려하여 4KA를 한도로 규정되어 있다. 8KA 용은 종래의 실적을 고려하여 잠정적 값으로서 ( )포 표시되어 있다. 수동조작의 투입전류는 차단전류의 2배, 동력조작의 것은 JEC-181 규격에는 2.5배로 되어 있다. 또 단시간 전류의 통전시간에 대해서 수동조작은 1초이고 동력조작에서는 2초로 되어 있다.

1-3. 투입조작기구

차단기의 조작기구는 기계적 트입자유방식이 채용된다. 이를테면 차단기의 명령인 회로보로를 우선으로 하기 때문에 투입조작중에 있어서도 트입 지령이 주어지면 트립조작이 먼저 행하여지는 조작기구로 되어 있다.

1-4. 투입제어장치

투입조작회로의 제어를 행한다. 제어방식은 전기적 트립 자유방식을 채용하고 있다. 즉, 1회의 투입신호에는 1회밖에 투입조작을 하지 않는 방식으로 투입신호와 트립신호가 동시신호로 주어져도 차단기는 "open" 상태를 유지하는 동작을 하게 된다.(Pumping방지)

2. 정격조작전압, 조작압력, 제어전압

[표] ES 150 차단기의 정격조작전압, 조작압력 및 제어

장치 및 기구별		정격치	변동범위
조작장치	전자조작(솔레노이드)의 정격조작전압	DC 125V	투입 : 85~110% 개방 : 60~125%
	전자스프링조작의 정격조작전압	DC 125V AC 단상 220V AC 3상 220/380V	투입 : 85~110%
	압축공기 조작의 정격조작 압력	-	투입 : 85~110%
	유압조작방식	-	-
제어장치	정격제어전압	DC 125V	투입 : 75~125% 개방 : 60~125%

바. 차단기의 정격사항

차단기의 정격이란 규정된 책무, 조건 및 특정한 조작하에서 차단기가 갖는 보증한계를 말하는 것으로 차단기선정시 반드시 검토하여야 한다

1. 정격전압 [KV]


차단기에 가할 수 있는 사용회로의 최대공급전압으로 계통최고전압을 말한다.
일반적으로 선간전압(실효치)으로 나타낸다. 차단기의 정격전압 선정은 회로전압과 대응하는 정격전압의 것을 사용하는 것이 좋다.

2. 정격전류 [A]


정격전압,정격주파수에서 규정한 온도 상승치(40℃)를 초과하지 않는 상태에서 연속적으로 통할 수 있는 전류의 한도를 말하며, 차단기의 정격전류 선정은 최대부하전류 또는 배전선의 전류용량 이상의 정격전류를 선정한다.

3. 정격차단용량


일반적으로 3상단락 고장전류를 산출하여 결정하나 경우에 따라서는 1선지락 고장전류가 3상 단락전류보다 더 큰 경우 1선지락전류에 의하여 결정될 수도 있다.


• 정격차단전류는 교류분으로 표시하고 각 차단시간별 직류분의 함유율을 포함한 전류를 차단하여야 한다.
  
• 차단전류 또는 차단용량은 정격전압 이하의 전압에서 사용할 때에 어느 보장 전압치 이하에서는 정격차단용량을 감당하지 못하고 감소한다. 그러므로 차단기 설치시 정격차단용량을 유지하느냐 못하느냐는 제조업체의 정격인 "정격차단용량을 보증하는 최소전압"에 의해 결정된다. 정격전압의 강하에 따라 전압이 10% 저하 범위내에서는 차단용량이 일정하지만 사용전압이 낮은 경우에는 차단용량이 감소된다.

4. 정격투입전류


차단기의 경격투입전류란 모든 정격 및 규정된 회로조건 밑에서 규정된 표준동작책무 및 동작상태에 따라 투입할 수 있는 투입전류의 한도를 말하며, 차단기의 투입순간에 각 극에 흐르는 전류를 말하며 최초주파수에 있어서 순시치의 최대치로 표시하고 3상시험에 있어서는 각 상의 최대의 것을 말한다. 이의 크기는 정격차단전류(실효치)의 2.5배를 표준으로 하고 있다.  
[실제로 고장(단락)난 회로를 개폐할 경우 단락전류가 흘러 단락전류에 의한 전자반발력으로 차단기가 완전히 투입되어도 차단기의 차단동작이 방해를 받아 차단불능이 되는 경우가 있다. 따라서 이와 같은 사태가 되지 않도록 규정된 것인데 이 차단기가 투입할 수 있는 단락전류(파고치) 의 한도를 나타낸 것이다. 정격차단전류가 결정되면 이 값도 자동적으로 결정된다. 다만, 수동 직접투입조작방식의 차단기에서는 조작력이 각 개인마다 다르기 때문에 반드시 단락전류를 안전하고 확실하게 투입할 수 있도록 주의를 요한다.]

5. 정격투입용량


정격투입용량은 정격전압과 정격투입전류의 곱에 의해 결정되며 3상의 경우 √3을 곱한다. 투입용량의 단위는 KVA 또는 MVA로 나타낸다.

6. 정격차단전류[KA]


차단기의 정격전류에 해당하는 회복전압 및 재기전압 등의 규정조건에서 규정동작책무 및 동작상태를 수행할 수 있는 지역률 차단전류의 한도를 말하며, 교류분(실효치)으로 표시하고, 비대칭전류를 대칭전류의 1.19배로 하고 있으나 일반적으로 1.25배로 보고 있으므로 필요한 대칭차단전류를 구할 뿐 일반적으로는 문제가 없고, 계산으로 구하는 단락전류를 선정하면 된다.

7. 정격단시간전류[kA]


2초간 차단기에 통해도 이상이 없는 전류의 한도를 말하며, 그 차단기의 정격차단전류와 같은 수치(실효치)를 표준으로 한다. 정격단시간전류의 최대파고치는 그 정격치의 2.5배로 한다.

8. 정격차단시간(C/S)


정격차단전류를 모든 정격 및 규정조건에서 표준동작책무 및 동작상태에 따라 차단할 때 소요되는 차단시간의 한도. (고속도차단이란 20/1000 sec 이하에서 전기회로를 차단하는 차단기를 말한다) 즉, 차단기가 트립지령을 받고부터(보호계전기의 접점이 닫혀지고부터)트립장치가 동작하여 전류차단이 완료할 때까지의 시간을 나타낸다. 정격차단시간은 정전을 최소화하며, 계통의 안정도를 확보하면서 고장의 파급을 최소범위로 저지할 수 있는 범위내에 있어야 하지만 고속도 차단을 위해서는 구조적으로 복잡하고, 고정밀도의 고가설비가 되므로 선로의 중요성, 차단기의 위치, 안정도, 보호계전방식 등을 고려하여 선정한다.
정격 차단시간은 정격주파수를 기준으로 한 사이클수로 표시한다.

정격전압 KV	7.2kv 이하	72.5 kv 이하	170kv	362KV
정격차단시간 ㎐	8㎐	5㎐	3㎐	3㎐

 

5. 동작책무 : A, B, R, M Type의 4가지가 있다.

• A : o - (1분) - Co - (3분) - Co [특고이상]
• B : Co - (15초) - Co                [7.2kv 고압콘덴서 및 분로용 리액터]
• R : o - (t초) - Co - (1분) - Co  [고속도 재 투입용]
• M : o - (2분) - Co                   [ 수동식]

6. 중성점접지

• 7.2kv : 비접지방식
• 25.8kv : 비접지방식 또는 다중접지방식.
• 72.5kv : 비접지 또는 소호리액터 접지.
• 170kv : 직접접지방식
   

7. 트립프리기능이 있을 것.

8. 차단기의 절연내력

차단기의 대지 절연강도는 항상 가해지는 계통전압(교류전압), 단시간에 가해지는 이상전압(교류과전압) 및 충격성 이상전압 등에 대하여 견디어야 하며 차단기의 절연강도는 상용주파 및 충격파의 절연내력으로 표시된다. 절연강도는 대지절연강도로 표시되는데 같은 상의 주회로 및 단자간 및 다른상의 주회로 단자간의 절연강도는 대지가의 절연강도 이상으로 되어야 함을 원칙으로 하고 있다.

[표] ES 150 차단기의 절연내력

정격전압 KV		상용주파내전압 KV 실효치	뇌임펄스 내전압치(KV 파고치 1.2/50㎲)
25.8 72.5 170		60(50) 160 325	150(125) 350 750
정격전압 KV	상용주파내전압 KV 실효치			개폐임펄스 내전압치(KV파고치 250/2500㎲)
	도전부와 대지간	동상극간		도전부와대지간	동상극간
362	450	520	1175(205)	950	800(295)

9. 정격차단 충전전류


케이블 및 72.5KV 이상의 가공송전선용 차단기는 정격전압에서 아래표1의 무부하 충전전류를 지장없이 차단할 수 있어야 하며, 최대 허용 개폐과전압은 아래 표2를 초과하지 말아야 한다.


[표1] 정격차단 충전전류

선종	정격전압 KV	정격차단 충전전류 KV
가공송전선	72.5 170 362	10 63 315
케이블	25.8 72.5 170 362	31.5 125 160 355

[표2] 충전전류 차단시 최고허용 개폐과전압

정격전압 KV	정격뇌임펄스내전압(KV-peak)	대지최고허용개폐과전압(peak)		적용
		A	B
7.2 25.8 72.5 170 362	60 150 350 750 1175	36.4 80 207 487 800	14.7 53 148 348 592	A그룹 : 170KV 이하 계통 B그룹 : 362KV 계통과 콘덴서군

11. 부속변류기

• 72.5KV 이하의 차단기는 각 상에 2개를 부속하고 1개는 계측기용 다른 한 대는 보호계전기용으로 한다.
  - 오차계급 72.5KV 급 차단기의 변류기 : C400 이상
                   25.8KV 급 차단기의 변류기 : C200 이상
  - 부담        72.5KV 급 차단기의 변류기 : B4(100VA) 이상
                   25.8KV 급 차단기의 변류기 : B2(50VA) 이상
• 170KV 급 차단기는 각 상에 3개 이상을 부속하여야 하며 1개는 계측기용 다른 2개는 보호계전기용으로 한다.
  - 오차계급  C800 이상
  - 부담        B8(200VA)이상
• 362KV급 이상 차단기에는 각 상에 5개를 부속하여야 하며 1개는 계측기용 다른 4개는 보호계전기용으로 한다.

바. 차단기용량산정
 

차단기용량(MVA) = √3 × 정격전압 × 정격차단전류로 구하며. 일반적으로 아래의 기준에 의한다.

배전선로		차단기용량(MVA)	비고
수 전 용	일반배전선로 (3~6KV)	50~150	차단용량(MVA) = √3 × 정격차단 전류 (KA) ×정격전압(KV)  ★ 차단기의 선정은 정격전류 및 계산한 단락용량을 기준하여 전기적,열적, 기계적 강도를 고려하여 여유(일반적으로 단락용량은 계산 치의 120-160%)를 두어 선정한다
	전용가공선로 (3~6KV)	150~200
	전용지중선로 (3~6KV)	200~300
	특고수전의 경우	750~1000
변압기용의 경우		아래식에 의해 계산 후 전기적, 열적, 기계적 강도를 고려하여 여유(일반적으로 단락용량은 계산 치의 120-160%)를 두어 선정한다. 차단기용량 = 변압기정격용량(KVA) × 100 ÷ %z	일반적인 %z - 3~6KV/200V : 3~4% - 20KV/3KV : 5% - 30KV/3KV : 5.5% - 70KV/3KV : 7.5%

사. 차단기별 특징

구분		유입	자기	진공	공기	가스
소호 방식		절연 유의 소호 작용	아크 차단 전류와 자계 사이의 전자력	진공 중의 아크 확산	압축 공기	SF6 (육불화 유황 가스) 기체내 소호
전 차단 시간 (Hz)		5 또는 8	5 또는 8	3 또는 5	3 또는 5	3 또는 5
개 폐 능 력	기 계 적	1만회	1만회	5만회	1만회	5만회
	정격 전 류	1000회 이상 점검/부품교환	1000회 이상 점검/부품교환	5000회 이상 신품으로 교환	5000회 이상 점검/부품교환
	단락	그때마다 콘텍터 油 점검	그때마다 콘텍터 소호실 점검	5회 또는 2년마다 점검	그때마다 콘텍터 소호실 점검	10회 또는 2년마다 점검
	보수	1000회 또는 6개월마다 검검	2000회 또는 2년마다 점검	없다	2000회 또는 2년마다 점검	2000회 또는 2년마다 점검
차 단 능 력		차단기의 교류회로 차단과정
		높은 재기 전압 상승에 대하여 차단 성능의 변화가 거의 없다. 근거리 고장에 적합하다. 탈조 차단과 같은 높은 회복 전압에 우수하다.	전류 절단에 의한 과 전압이 발생하지 않는다. 회로의 주파수로 차단 성능이 좌우 되지 않는다. 사용 전압에 한계가 있다. 직류에 사용 가능.	차단 시간이 짧다. 회로의 주파수로 차단 성능이 좌우되 지 않는다. 개폐, 차단시 과전압 발생하므로 S.A 설치.	대전류 차단용 차단시 강제 소호 시키 므로 이상 전압이 발생 한다. (개폐 저항 기와 조합 사용) 회로의 고유 주파 수에 민감. 높은 재기 전압에 대한 대책 필요	재기 전압 상승률이 작다. 근거리 고장에 적합하다. 이상 지락 차단. 탈조 차단 능력 우수 이상 전압 발생이 없다.
소음		저소음	소음발생. 기기에 충격가능.	저소음	폭발음 소음기 부착	최저 소음
보수  점검		화재 위험성 보수 필요	난연성 수명이 길다. 분해 점검이 간단 하다. 보수 시간이 단축 된다.	난연성	불연성 경제적 유지관리 보수 점검이 간편	불연성 변전 기기 모두를 가스 속에 넣을 수 있다.
기타		부싱형 변류기 사용 가능.		소형 경량 전극간 거리가 짧다. 콘데서 회로에는 전류절단 현상이 있으므로 설치불가.	unit구조이므로 임의 정격 전압에 대처용이. 콘데서 회로에는 전류절단 현상이 있으므로 설치불가.

아. 차단기의 "0" 점 차단

"0" 점 차단이란 차단기가 완전히 개방되어 소호 완료시점을 말하며, 전압 0점 차단과 전류 0점 차단이 있다.

• 전압 0점 차단
  한류 FUSE의 경우로 개방시 전류가 완전 소멸된 상태에서 전압만 끊어지면 차단이 완료되는 경우를 말한다.
• 전류 0점 차단
  차단기의 경우로 차단의 순간에 전압은 "0"이 되지만 동시에 Arc가 발생하여 아크 소멸시까지 큰 전류가 흐르므로 , 즉 가장 최후에 완료되는 전류의 완전한 차단이 끝나는 시점을 말한다.

기타

[표] 차단기와 전자접촉기의 차이점

• 특별고압 차단기 특성의 비교
• 고압·저압차단기 특성의 비교