22.9kV 계통에서 주로 쓰이는 메인 차단기인 VCB. 이번에는 VCB인 진공차단기가 무엇인지에 대해서 알아보겠습니다. 그리고, VCB의 점검방법은 어떻게 되는지와 함께 따라다니는 친구인 SA인 서지흡수기까지 같이 보겠습니다.
목차
VCB 진공차단기란, VCB 점검방법과 SA 서지흡수기
1.VCB 진공차단기란
VCB는 Vacuum Circuit Breaker로써 한국말로 번역하면 진공 차단기라는 명칭을 가지고 있습니다. 말 그대로 개폐 시 발생하는 아크를 ‘진공’을 이용하여 소호하는 차단기입니다. 이러한 진공차단기는 주로 특고압 계통에서 이상 발생 시 또는 정전작업 시 전로를 차단 및 변압기 보호를 위해 변압기의 앞인 전단에 설치되고 있습니다.
1-1)전기도면에서의 VCB 진공차단기
현장의 수변전실에서 VCB 판넬을 표시한 전기도면입니다.
이곳의 경우 VCB는 LBS와 MOF의 후단 이면서 변압기의 전단에 위치하고 있는 것을 볼 수가 있습니다. 또한, 이 곳의 변압기가 OLI TYPE인 유입변압기라는 것을 동시에 표시해 놓았는데요. 왜 변압기의 타입을 같이 표시했는지는 아래에서 다시 설명해 드리겠습니다.
1-2)현장에서의 VCB 진공차단기 배전반 외부
다음은 실제 수변전실내부의 VCB가 있는 배전반을 확인해 보겠습니다.
VCB 배전반 앞을 보면 VCB의 투입과 개방을 담당하는 풀턴스위치를 메인으로 전원 표시등 및 RESET버튼이 보입니다. 또한 위쪽에는 디지털계전기가 보이며 인가되는 전압의 크기와 전류및 현재의 역률등이 표시되어 있는것을 볼 수가 있습니다.
<VCB 배전반의 디지털계전기 조작>
위의 영상은 제가 직접 디지털 계전기를 조작해 본 것입니다.
버튼을 클릭하면서 화면을 전환하다보면 전류,전압 뿐만 아니라 각각의 THD의 비율까지 확인 할 수있습니다. 그 밖에도 원하는 정보를 얻고자 한다면 버튼을 눌러 화면을 전환하면 되겠습니다.
1-3)VCB 진공차단기 배전반의 OCGR, UVR 그리고 PTT,CTT단자
다음으로는 OCGR과 UVR계전기를 보겠습니다.
만약 이곳에 지락과전류가 흐르거나 저전압으로 떨어지게 되면 위의 계전기가 신호를 보내서 VCB를 트립시키게 됩니다.
예를 들어, 한전측에서 정전이 발생을 하여 22.9kV의 전압이 공급되지 못하여 그 이하로 떨어진다면 UVR인 부족전압계전기가 동작하게 되는것이죠. 따라서, UVR에 설정된 값이하로 일정시간을 초과하게 되면 VCB가 트립이 되는것입니다.
또한 계통 내에서 지락과전류와 같은 이상전류가 발생했을때 역시 OCGR인 지락과전류계전기가 동작하게 되어 VCB를 트립시키게 됩니다.
위와 같은 상황이 발생된다면 ATS는 자동으로 한전에서 발전기 라인으로 절체가 되는 동시에 비상발전기가 가동이 되어 비상전원을 공급하게 되는 것이죠.
1-4)VCB 배전반 내부
다음으로는 VCB 진공차단기 배전반의 내부를 확인해 보겠습니다
배전반의 도어를 열게 된다면 아래쪽에 VCB가 떡하니 자리잡고 있는것을 볼 수가 있습니다.
또한, 위쪽의 판넬을 들여다보면 VCB를 제어할수 있는 전원이 따로 공급이 되고 있는것을 볼 수가 있습니다. 그리고, 오른쪽에는 앞서 보았던 OCGR과 UVR 계전기로 연결된 제어선들이 있는것을 확인 할 수 있습니다.
VCB 진공차단기의 전면을 자세히 들여다보면 수동으로 투입 및 개방을 할 수있는 버튼과 인입출을 할 수있는 조작방법에 대하여 알수있습니다.
마지막으로 VCB 배전반의 후면을 보겠습니다. 이 곳의 경우 앞서 보았던 MOF배전반의 PT와 함께 이곳 VCB 배전반에 CT가 존재하여 각각의 후단이 전력량계에 연결이 됩니다.
그리고, 진공차단기인 VCB 후면에서 아크를 진공으로 소호하는 접점이 보이는것을 확인할 수가 있습니다.
바로 위의 사진에서 볼 수 있듯이 진공 인터럽터로 이용하여 개폐시의 아크를 소호하는것이죠.
진공을 유지함으로써 화재위험이 없을뿐더러 유지보수 시 차단부를 분해할 필요가 없는것이 바로 VCB의 특징이기도 합니다.
이렇게 VCB의 도면에서의 위치부터 현장에서의 VCB 배전반의 모습과 내부의 실제 모습까지 살펴보았습니다.
1-5)SA 서지흡수기 시설
위의 표는 VCB인 진공차단기와 후단의 변압기 타입에 따른 SA 서지흡수기 적용표입니다.
자세히 보면 변압기가 유입식인 경우 즉, OIL타입인 경우에는 SA의 시설이 불필요라고 나와있는데요.
앞서 보았던 VCB 배전반 후면 내부의 모습이 기억나시나요?
바로 점선으로 나타낸 것이 SA인 서지흡수기 입니다. 이 곳의 경우 변압기가 유입식임에도 불구하고 VCB 후단에 서지흡수기를 시설한 것을 볼 수가 있는데요. 서지흡수기 적용표를 참고하면 굳이 시설하지 않아도 되었다는것을 알 수 있습니다.
SA 서지흡수기의 역할은 개폐 서지와 순간과도전압등 이상전압이 2차 기기에 악영향을 주는 것을 막기위한 것으로 보았을때 아마 조금이라도 더 계통을 안정화 시키려고 시설을 한게 아닐까 생각이 됩니다.
2.VCB 진공차단기의 점검방법
VCB의 점검방법으로는 크게 일상점검(수시로 점검)과 보통점검 (3년마다 점검) 그리고 정밀점검(6년마다 점검)으로 나뉘게 되는데요
각각의 점검방법의 특징을 한번 살펴보겠습니다.
2-1)일상점검 (수시점검)
①육안점검
-물리적으로 파손된 부분이 있는지 확인하기
②소음
-평서와 다른 특이한 소음이 발생하지는 않는지 확인하기
③냄새
-탄내와 같은 냄새가 나지는 않는지 또는 평소와는 다른 특이한 냄새가 나는지 확인하기
④볼트와 너트
-볼트조임 마킹이 표시된 부분이 어긋나지는 않았는지(풀리지는 않았는지) 확인하기
2-2)보통점검(3년마다 점검)
①외관
-절연부품 이상여부 점검하기
-코일 변색 유무 점검하기
-오일댐퍼 상태(누유 여부) 확인하기
-부품 손상 여부 점검하기
-접지단자 접촉상태 점검하기
②결합상태
-주회로부 결합상태 점검하기
-절연부품 장착상태 점검하기
-압축코일 스프링 축세기구 점검하기
-고정접점 및 가동접점부위 점검하기
③기구
-이상 마찰 및 이물 혼입등 눌림 여부 점검하기
-작동 원활성 점검하기
④진공 인터럽터
-개극치수가 기준범위인지 확인하기
-압축코일 스프링 길이가 기준범위인지 점검하기
-진공도가 각 상 모두 기준 이내인지 확인하기
⑤작동
-보조스위치 접촉상태 및 작동상태 점검하기
-투입 및 인출 원활 여부 확인하기
-트립기구 및 인터록 점검하기
⑥조작
-수동 및 전동 개폐조작 점검
⑦절연저항
-주회로 ~ 대지간 1,000V 인가하여 500㏁이상인지 확인하기
-제어회로 ~ 대지간 500V 인가하여 2㏁이상인지 확인하기
⑧복전
-복전 후 이상 여부 확인하기
⑨작동 카운터
-점검 전후의 횟수 기록하기
2-3)정밀점검(6년마다 점검)
①조작 상태
-수동 축세, 투입 및 차단조작, 표시상태 양호 여부 확인하기
-전동조작 양호 여부 확인하기
-부품교환시기 도래 여부 확인하기
②외관 점검
-명판, 실링 오염, 박리 여부 및 이물 혼입 여부 확인하기
-먼지 제거 여부 및 발청 여부 확인하기
③결합부 상태
-조작기구 부착부 및 투입코일, 트립코일 이상 여부확인하기
-스프링 결합상태, 변형등의 이상 여부 확인하기
-개폐표시기 이상 및 각종 SW 장착부 이상 여부 점검하기
-볼트, 너트 이완 여부확인하기
④접동부 마모상태
-투입래치, 핀의 이상여부와 차단래치, 트리거에 이상여부 확인하기
-기어 이상 및 복항 링크 이상 여부 확인하기
-보조스위치 링크에 덜컹거림 여부 확인하기
-주유 상태 확인 및 그리스 도포상태 확인하기
⑤부품 탈락 및 변형
-C링의 장착상태 점검하기
-고정륜, 힐핀의 장착상태 점검하기
⑥제어부
-제어기구 손상, 장착 이완 여부 확인하기
-제어선 단자의 결속상태 및 변색 여부 확인하기
-각종 커넥터 접속상태 점검하기
-배전경로 점검하기(작동기구부와 접촉하지 않도록)
⑦절연저항
-주회로 ~ 대지 및 제어 ~ 대지간은 보통점검과 동일 (1분 후의 값)
-단자간 및 상 간 1,000V 인가시 500㏁이상의 값 (1분 후의 값)
⑧작동특성시험[차단기 작동 특성 시험기 이용]
-시간측정기 또는 오실로스코프에 의한 투입시간 및 차단시간 측정
-3상 개리 시간차 측정
-투입 및 차단 시 전류 측정
-최소 차단전압 측정
⑨주회로 접촉저항 측정[마이크로 옴 미터 이용]
-주회로 분해 시 측정
-초저저항 측정기를 통한 접촉저항 측정(전압강하법에 의한 저항측정 – 22.9kV 급 기준 80μΩ 이하)
⑩분해점검
-접촉자 등 소모성 부품 수리 또는 교환 및 구리스 도포하기
⑪진공도 측정[진공도 측정기 이용]
–내전압법에 의한 진공도 측정하기
-각 상 모두 기준 이내인지 확인하기
⑫제어회로 시험
-정격전압에서 투입 및 차단 제어
-자동 차단 트립프리 작동 확인하기
⑬최종확인
-청소상태 점검 및 카운터 작동 상태 점검하기
이로써, VCB란 무엇인지와 함께 전기도면에서의 VCB위치 및 현장에서 VCB 배전반과 함께 점검방법까지 알아보았습니다.
VCB는 주로 조작기구부와 제어부사이에서 고장이 자주 발생한다고 하는데요. 이는 주로 구리스를 발라주지 않거나 말라 굳어진 바람에 장애를 일으키며 수명을 단축시킨다고 합니다. 또한, 제어부의 경우 역시 각 기구부의 구리스 경화에 따른 작동불량, 투입코일이나 트립코일의 소손, 배선 접점 접촉불량등이 주요 원인이며 접점의 경우는 마모나 용손, 진공도 저하가 고장의 주요 원인이라고 합니다.
참고로 VCB는 일반적으로 약 20년의 권장사용연한이기 때문에 이를 참고하여 일상점검 및 보통점검과 정밀점검을 실시하면 되겠습니다.
