개념 한 쪽
차단기는 사고가 났을 때 큰 전류를 끊어내는 개폐기다. 종류에 따라 소호 방식과 구조가 다르고, 끊을 수 있는 용량과 시간의 기준도 정해져 있다. 재폐로 차단기처럼 자동으로 다시 연결하는 기능을 갖춘 것도 있다.
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출제기준 단원 「차단기의 종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 재폐로 차단기의 정의 판단 | 1 | 고속 차단 후 자동 재송전하는 장치의 올바른 설명 가리기 |
| 정격차단용량 공식 선택 | 1 | 3상용 차단기 정격차단용량의 알맞은 계산식 고르기 |
| SF6와 공기차단기 비교 | 1 | 소호 방식별 특징 비교에서 옳은 설명 고르기 |
재폐로 차단기는 송전선로의 고장구간을 고속 차단한 후 자동으로 재송전하는 장치를 갖춘 자동차단기다. 송전선로의 고장은 번개나 새 접촉처럼 일시적인 원인이 대부분이므로, 고장 순간 선로를 즉시 끊고 짧은 무전압 시간 뒤 다시 연결하면 대부분 그대로 송전이 계속된다. 이 '차단 → 짧은 대기 → 재폐로' 과정을 자동으로 수행한다. 3상 재폐로 차단기는 3상을 모두 차단하며, 무전압 시간은 약 1초 내외로 짧다.
차단기가 끊어낼 수 있는 용량을 정격차단용량이라 하고, 3상용 차단기의 경우 정격차단용량은 √3 × 정격전압 × 정격차단전류로 계산한다. 3상 전력식에 √3가 곱해지는 것과 같은 논리다. 차단 용량을 임피던스로 구할 때는 %Z가 작을수록 사고전류가 커지므로 차단용량이 커지는 반비례 관계를 이용한다.
소호 방식에 따라 차단기의 특징이 달라진다. SF6 가스차단기는 절연·소호 성능이 뛰어난 SF6 가스를 기밀 용기 안에 넣고 개폐하므로 아크가 외부로 노출되지 않고 개폐 소음이 매우 작다. 반면 공기차단기는 압축공기를 분사해 아크를 끊는 방식이라 분사음이 크고 고속 조작에 유리하다. 가스차단기는 불연성 가스를 쓰고 자력소호가 가능하며 특고압 계통에 널리 쓰인다.
차단 동작의 시간 표현도 정해져 있다. 정격차단시간은 트립코일 여자 순간부터 아크 소호까지의 시간이고, 표준값은 3·5·8 사이클이다. 차단과 투입의 반복 순서를 0 – t1 – C0 – t2 – C0 같은 기호와 시간 간격으로 표기한 것은 동작 책무(duty)다.
3상용 차단기의 정격차단용량을 구하는 대표 계산은 다음과 같다. 정격전압과 정격차단전류가 주어지면 정격차단용량 = √3 × 정격전압 × 정격차단전류[kVA]로 계산한다. 선간전압 기준 3상 회로이므로 √3를 곱하며, √3를 빠뜨리면 단상 형태의 오답이 된다.
%Z로 차단용량을 구하는 계산은 이렇다. 어떤 설치 지점의 합성 임피던스가 10[MVA] 기준 환산으로 0.25[%]일 때 그곳에 들어갈 차단기의 차단용량은, 차단용량 = 기준용량 × 100 / %Z = 10 × 100 / 0.25 = 4000[MVA]가 된다. %Z가 절반으로 작아지면 차단용량은 두 배가 되는 반비례 관계임을 이용하면 검산이 빠르다.
재폐로 차단기에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ④ · 문제는 재폐로 차단기에 대한 올바른 설명을 묻고 있다. 재폐로 차단기는 송전선로에서 고장 구간을 고속으로 차단한 뒤 짧은 무전압 시간을 두고 자동으로 재송전하는 기능을 가진 자동 개폐장치가 내장된 차단기이다.
재폐로 차단기는 송전선로의 고장구간을 고속 차단한 후 자동으로 재송전하는 장치를 갖춘 자동차단기이다.
다음 중 3상용 차단기의 정격차단용량으로 알맞은 것은?
정답 ② · 문항은 3상용 차단기의 정격차단용량을 나타내는 식을 묻고 있다. 3상 전력 산정식이 P = √3·V·I 이므로 차단기의 정격차단용량도 √3 곱이 포함된 식으로 나타내며 정격전압과 정격차단전류의 곱에 √3를 곱한 값이 적절하다.
3상 차단기 정격차단용량 = √3 × 정격전압 × 정격차단전류이다.
SF6 가스차단기를 공기차단기와 비교할 때 옳은 것은?
정답 ① · SF6 가스 차단기는 SF6 가스의 우수한 절연 성능과 소호 능력을 이용합니다. 공기 차단기(ACB)와 비교할 때, 기밀 용기 내에서 가스를 사용하므로 개폐 시 소음이 매우 적은 특징이 있습니다.
SF6 가스차단기는 기밀 용기 안에서 소호하므로 개폐 소음이 매우 작다 — 공기차단기 대비 대표 장점.
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