MVRing 메인 유닛의 SF6-free 진공 부하 차단 스위치의 병렬 아크 소화 계획 소개

고전압 회로가 분리되면 전압이 공기를 분해하여 고온, 고전도성 자유 가스를 생성하는데, 이는 순간적인 고온 스파크, 즉 아크로 나타납니다.

아크로 인한 손상은 매우 심각합니다. 아크는 고온을 발생시켜 접점 표면을 녹이고 절연체를 소손시킵니다. 원래 분리된 두 접점에 아크가 발생하여 전류가 흐르게 되었고, 이로 인해 스위치가 회로를 분리하는 데 시간이 오래 걸렸으며, 전력 시스템의 단락 사고로 인한 손상이 심화되었습니다. 아크는 화재나 폭발을 일으킬 수도 있습니다.

따라서 아크 소호는 고전압 전기 장비의 중요한 연결 고리가 되었습니다. 링 메인 유닛을 예로 들어 보겠습니다. 링 메인 유닛은 고전압 회로의 개폐를 완료해야 하며, 공항이나 주택가와 같이 인구 밀집 지역에 설치되어야 하며, 안전성이 반드시 보장되어야 합니다.

아크를 제거하기 위해 기존 방법에는 주로 다음과 같은 아이디어가 포함됩니다.

1. 떨어뜨리다 다섯전압.

전압 감소에 대해 말하자면, 어떤 사람들은 회로의 전압을 직접 낮추기를 바라지만, 이는 분명히 불가능합니다. 결국 장비가 해야 할 일은 고전압 송전 중 회로의 단선을 완료하는 것입니다. 장비가 항상 고전압 송전을 저전압 송전으로 전환할 수는 없습니다. 여기서 강하 전압은 강하 접점이 단선되는 순간의 전압입니다! U=IR이라는 것을 알고 있으므로 접점이 단선되면 R이 즉시 증가합니다. U를 최소화하려면 접점이 단선되는 순간 접점을 통해 흐르는 전류가 최소가 되도록 해야 합니다. 또한, 교류 회로에서는 부하 유형에 따라 전류와 전압의 영점 교차가 동기화되지 않는 경우가 많다는 점에 유의해야 합니다.

접점이 개방되었을 때 접점 전압을 최소화하려면 전류가 0을 교차할 때 동작이 발생하도록 해야 합니다. 따라서 이상적으로는 I가 정확히 0이고 U=IR=0이므로 아크가 발생하지 않습니다. 하지만 이는 사실이 아닙니다. 이 아이디어는 어렵습니다. 어려운 점은 기계 구조물이 50Hz 전류에서 정확하게 작동해야 한다는 것입니다. 전류의 급격한 변화(50Hz)에 비해 기계적 접점은 너무 느리게 움직입니다. 더 중요한 것은 두 동작 사이의 시간 차이도 다르다는 것입니다! 이번에는 트리거하면 15ms 후에 연결이 끊어지고, 다음 트리거에서는 22ms 후에 연결이 끊어집니다. 이러한 지터 범위는 50Hz 전류에서 매우 중요합니다.

2. 공기 비~에 낮춰 이자형소화하다 에이rc.

아크가 발생한 후에는 공기를 불어서 아크를 소멸시킬 수 있는데, 이를 흔히 아크 블로잉이라고 합니다. 아크 블로잉은 공기 흐름을 이용하여 아크에 작용하여 아크를 효과적으로 냉각시키고, 아크 영역의 압력을 높이며, 잔류 가스를 제거하여 우수한 아크 소멸 성능을 발휘합니다. 아크 블로잉 방식은 수평 또는 수직 블로잉이 있습니다.

또한, 아크가 생성된 부분 주변에 그리드를 추가하여 아크를 차단할 수 있습니다. 이는 아크를 빠르게 소멸시키는 데 도움이 됩니다.

물론, 아크를 끄는 것은 누군가에게 바람을 불어넣는 것과는 다릅니다. 접촉 작용으로 생성된 공기 흐름을 이용하여 아크를 불어내는 작업을 완료할 수 있습니다.

일반적인 상황에서는 대부분의 아크 블로잉 방법이 사용됩니다. 이 방법의 구현 비용이 높지 않기 때문입니다. 예를 들어, 다양한 아크 소호 챔버에는 아크 블로잉 메커니즘과 그리드가 있습니다.

3. 교체하다 중에디아.

절연성이 더 좋은 매질을 교체하고 이 매질에서 회로를 차단하면 아크 발생을 줄일 수 있습니다. 가장 쉽게 생각할 수 있는 것은 진공입니다. 진공 차단기의 아크 소호 효과는 매우 뛰어나지만, 진공은 비용이 많이 들고 수명이 짧습니다.

현재 가장 널리 사용되는 매질은 육불화황(SF6)입니다. 이는 100년 전 프랑스 화학자 무아상과 르보가 합성한 합성가스입니다.

육불화황은 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다:

높은 열전도율은 아크의 온도를 빠르게 제거할 수 있습니다. 무색, 무취, 무독성이며, 화학적 특성이 안정적이고 실온에서 화학 반응을 일으키지 않습니다. 따라서 육불화황은 전력 산업에서 중·고압 전기 장비의 절연 및 차단 매체로 널리 사용됩니다. 그러나 육불화황은 온실가스이며 지구 온난화 지수(GWP)가 23,500에 달합니다. 즉, 육불화황 1kg은 이산화탄소 23,500kg과 같은 영향을 미치며, 이는 매우 심각한 문제입니다.

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4. 평행한 다섯숨구멍 나중단(SVI) 에스해결책.

슈나이더 일렉트릭이 최초로 제안하여 링 메인 유닛에 적용된 더욱 안전하고 환경 친화적인 솔루션입니다. 병렬 진공 차단 솔루션은 진공 아크 소호실과 공기 중 차단 스위치로 구성되어, 적은 부품 수와 저렴한 비용으로 일반적인 3단 스위치 작동을 구현합니다.

SVI의 원리를 소개하기 위해 슈나이더 일렉트릭의 솔루션을 예로 들어 보겠습니다.

가동 접점이 움직이면 전류가 고정 접점에서 진공 차단기로 전달됩니다. 가동 접점과 고정 접점이 분리되는 순간, 접점의 전위가 동일하기 때문에 아크가 발생하지 않는다는 점에 유의해야 합니다.

그런 다음 전류는 닫힌 위치에서 진공 차단기를 통과합니다. 다음으로, 가동 접점에 의해 구동되는 피벗 막대가 회전하여 진공 차단기를 열고 닫습니다.

전류 차단이 완료되면 가동 접점이 피벗 로드를 해제하고 분리 위치로 회전을 계속합니다. 버퍼 스프링의 작용으로 피벗 로드가 원래 위치로 복귀하여 진공 차단기를 닫습니다.

이 솔루션은 진공 인터럽터의 크기와 비용을 줄일 수 있습니다. 진공 인터럽터는 차단 단계에서만 작동하기 때문에 차단 시 과도 회복 전압을 견딜 수 있지만, 단락 회로 투입 성능, 단기 전류 내성, 연속 전류 내성을 가질 필요는 없습니다. 투입 단계에서는 전류가 진공 인터럽터를 통과하지 않습니다. 또한, 차단 단계에서 전류가 진공 인터럽터를 통과하는 데 걸리는 시간은 수 밀리미터에 불과합니다.

격리 상태에서는 이동 접점과 고정 접점이 건조한 공기 중에서 격리됩니다.

격리된 매체로서 건조한 공기는 다음과 같은 장점이 있습니다.

무독성이며 작업자에게 안전합니다. 공공장소 근처에 설치하더라도 유독가스 누출 걱정 없이 안심하고 사용할 수 있습니다.

오염이 없고, 육불화황을 대체하며 온실효과도 없습니다.

사용이 간편합니다. 장비 폐기 시 가스는 복잡한 회수 과정을 거칠 필요 없이 바로 배출됩니다.

병렬 진공 차단에는 장점이 있으며 육불화황 용액을 대체할 가능성이 있음을 알 수 있습니다.

또한, 전체 공정이 현재 사용되는 3위치 육불화황 스위치와 동일한 방식으로 작동한다는 것을 확인했습니다. 즉, 한 작업은 차단/절연을 위한 것이고, 두 번째 작업은 접지를 위한 것입니다. 슈나이더 일렉트릭의 링 메인 유닛 솔루션도 육불화황 스위치와 동일한 설치 면적을 차지하며, 모선 구리 막대와 케이블 연결부 높이도 변경되지 않습니다. 쉽게 수정할 수 있으며, 기존 육불화황 방식을 새로운 방식으로 전환했습니다. 따라서 더욱 환경 친화적이고 안전한 솔루션입니다.