전기안전관리_010_수배전설비 - 인입관계 기기

1. 개폐기의 개요

1) 개폐기란?

개폐기는 통상적으로 전력회로의 무부하전류 개폐에만 사용하고 단락이나 과부하 전류에 대한 차단기능이 없지만, 전력퓨즈와 조합하여 통전상태에서 이상이 발생되었을 때 차단하는 능력 (LBS :부하개폐기)을 가진 것도 있다.

 

2) 용도에 의한 분류

- 부하 개폐기 (LBS : Load Break Switch)

- 고장구간 자동 개폐기 (ASS : Automatic Section Switch)

- 자동부하 전환 개폐기 (ALTS : Automatic Load Transfer Switch)

- 기중부하 개폐기 (IS : Interrupter Switch)

- 컷아웃 스위치 (COS : Cut Out Switch)

- 단로기 (DS : Disconnecting Switch)

 

3) 개폐기의 선정시 고려해야 할 사항

- 수전설비의 용량 및 설치 환경

<예시>

간이수전설비의 수전용 개폐기 : 고장구간 자동 개폐기 (ASS)

정식수전설비의 수전용 개폐기 : 부하 개폐기 (LBS)

2회선 수전설비의 수전용 개폐기 : 자동부하 전환 개폐기 (ALTS)

- 최대 부하전류에 대한 안전한 통전

- 장래 부하의 증가에 대한 가능성 및 설비의 유지보수 편리성

- 원방조작 (Remote)의 적용 여부

- 각종 표시기능 (고장표시, 활선상태 유무, 투입, 개방 표시 등)

 

2. 부하 개폐기 (LBS : Load Breaker Switch)

1) 설치목적

- 사고시 전력계통을 보호하며, 전력퓨즈의 용단시 3상 동시 개방으로 결상을 방지

- 통상 상태에 있어서 무부하 전류를 개폐하며 소정의 전류를 투입, 차단 및 통전하며, 수변전설비의 인입구 개폐기로 사용

 

2) 정격전압 및 전류

IEC 265-1, 694에 의해 합격된 국내 LBS규격

규격	단위	성능
정격전압	kV	24kV
정격전류	A	630A
단락투입전류	kA Peak	52kAP
단시간전류(1초)	kA rms	20kA
정격전이전류	A rms	1250Arms
상용주파내전압 (60Hz 1분간) 대지-극간 극간-극간	kV kV	50kV 60kV

 

3) 부하 개폐기 점검

- LBS의 한류형 PF는 동일메이커 예비품을 확보여부 확인

- 정전작업시 LBS 기계적 동작부는 나사를 조이지 않는다.

- 수동조작시 조작용 로프 꼬임 확인

- 개방 시 큐비클 내 앵글과 이격거리 (20cm) 미달 확인

 

4) 설치장소

 옥내 수전실내 구내 인입구

 

5) 조작방법

(1) 전동조작

구동모터의 회전운동으로 얻어진 스프링 charge에 의한 에너지를 이용하여 투입하고 그 후 Auxiliary switch의 동작으로 Motor 회로가 개로 되면서 개방 가능상태로 됩니다. 전동 투입 시간은 약 25초 이내이며 개방은 트립코일의 여자에 의해 즉시 개방된다.

 

(2) 수동조작

- 투입 : 조작핸들을 삽입 후 시계방향으로 약 45회 정도 회전시키면 투입된다.

- 개방 : 조작핸들을 삽입 후 시계방향으로 약 8회 정도 회전시키면 개방된다.

※ 시계반대방향으로 회전시킬 경우 조작 케이블 내 베어링이 파손될 우려가 있으므로 무리한 힘을 가하여 조작하지 말아야 한다.

 

(3) LBS 조작용 핸들은 경년변화에 의하여 부식이 진행되기도 하고 내부 윤활유 문제나 케이블의 곡률반경이 작게 시공시 케이블이 꼬이게 되는 경우가 있어 평상시 부식방지 대책과 주기적 점검이 요구된다.

 

6) POWER FUSE

- 반드시 동일회사 규격의 예비품을 확보

- 메이커 추천의 정격전류를 선정 (표 참조)

- Fuse는 개폐기의 Clip부에 스트라이커방향을 반드시 맞추어 부착

- Fuse 교체시에는 3상 일괄로 교체

- Fuse 부착시 개폐기를 자동 혹은 수동으로 개방 후 부착

 

변압기 보호용 POWER FUSE 선정

변압기 용량 (kVA)
24kV PF 정격전류 [A]	단상	삼상
2	14	25
6.3	43	75
6.3	57	100
6.3 ~ 10	72	125
6.3 ~ 10	86	150
10 ~ 16	115	200
16	144	250
16 ~ 20	173	300
16 ~ 20	202	350
20 ~ 25	230	400
20 ~ 25	260	450
25 ~ 31.5	288	500
25 ~ 31.5	346	600
31.5 ~ 40	404	700
31.5 ~ 40	433	750
31.5 ~ 40	461	800
40 ~ 50	519	900
40 ~ 50	577	1,000
50 ~ 63	721	1,250
63 ~ 80	866	1,500
80	1,010	1,750
100	1,154	2,000

 

3. 고장구간 자동 개폐기 (ASS : Automatic Section Switch)

1) 설치목적

- 수용가 구내에 사고 (지락사고, 단락사고 등)를 즉시 분리하여 사고의 파급확대를 방지하고 구내설비의 피해를 최소화

- 22.9kV-Y 배전계통에서 부하용량 4,000kVA (특수부하 2,000kVA)이하 선로에 설치하여 과부하 또는 고장전류 발생시 고장구간을 자동개방하여 파급사고를 방지 (순간고장은 재투입기능을 선택 가능)

 

2) 정격전압 및 전류

 

자동고장 구분개폐기

공칭전압			22.9 [kV]
정격전압			25.8 [kV]
정격전류			200 [A]
정격주파수			60 [Hz]
정격 단시간전류	순시 (Asym)		15 [kA]
	1초 (Sym)		10 [kA]
	10초 (Sym)		3.5 [kA]
최소동작 전류정정	Phase		50, 70, 100, 140, 200 [A]   *1 Block 6탭
	Ground		25, 35, 50, 70, 100 [A]   *2 By Pass 6탭
돌입전류 억제정정	Phase	배수	1, 2, 4, 6, 8   *3 Block 6탭
		Cycle	5, 10, 15, 20   4탭
	Ground	배수	*4 Block
		초	0.3, 0.7, 1.5, 3.0, 5.0   5탭
충격내전압 (1.2 * 50 [㎲])			150 [kV]
정격 차단전류			900 [A]
최대과전류 Lock 전류값			800 [A]
개폐기 본체의 차단시간			5 [Hz]

*1 : Block을 설정하면 최소동작전류(Phase)의 동작기능은 정지

*2 : By Pass를 설정하면 최소동작전류(Ground)의 동작기능은 정지

*3 : Block을 설정하면 전체의 돌입전류(Phase)는 억제된다.

*4 : Block을 설정하면 돌입전류(Ground)는 전부 덕제된다.

 

3) 고장구간 자동 개폐기의 기능

- 과전류 LOCK 기능 : 고장전류 800A  ± 10% 이상시는 LOCK 되어 OPEN 되지 안혹 고장전류가 해소된 이후에 ASS차단

- 과부하 차단기능 : 최소 동작전류의 ±10%에서 개방되며 상동작전류의 setting치 150%에서 3초후 개방

- 돌입전류 억제기능 : ASS가 고장전류로 오동작하는 것을 억제하는 기능

- 무부하 시 선로 점검 및 분리가 가능

- 유입식과 기중절연식이 있으며, 개방은 자동 및 수동개방이며, 투입은 수동투입방식이다. 그러나 최근에는 개방투입 모두 수동 및 자동방식이 제작되고 있다.

- 설치와 취급이 간편하고 수동조작과 버튼에 의한 원격자동조작이 가능

 

4) 성능

정격전압, 정격전류에서 200회 개폐가 보장되며, 정격전류 이하의 부하전류 개폐성능에 대해서는 

'개폐허용회수 = 200 X (개폐기의 정격전류 / 부하전류)' 이며 이외의 무부하 개폐능력은 1,100회 정도이다

 

5) 안전관리사항

(1) ASS는 개방이 확인되어도 유도되어 감전되는 사고가 있어서 반드시 검전 확인 후 작업에 임하여야 한다.

 

(2) ASS의 투입과 개방이 축전지 (24V)가 방전되면 조작이 불가하므로 제어함의 공급전압과 자체 충전기능 및 축전지 상태를 확인한다.

 

(3) 최소동작전류 정정탭이 수전설비 용량에 맞게 정정되어 있는지 확인한다. 제작사의 추천값에 따라서 상동작 전류 Tap과 지락전류 Tap을 조정

- 상동작 전류는 변압기용량 정격전류의 2 ~ 2.5 배 (제어함 내부 선정표 참조)

- 상전류 Tap = (변압기 설비용량[kVA] / √3 X 22.9) X (2 ~ 3)

- 지락동작전류는 상 동작전류의 1/2 로 setting 하여 관리

- 돌입전류 억제시간이 0.5로 정정되어 있는지 확인한다. 다만, 유도성 부하가 많은 경우는 1.0초로 정정한다.

 

(4) 돌입 전류 억제 시간이 0.5초로 정정되어 있는지 확인, 다만, 유도성 부하가 많은 경우는 1.0초로 정정

 

(5) 제어함 내의 개 (TRIP),  폐 (CLOSE) 표시 램프가 정상적으로 표시되는지와 옥외에 설치된 경우 햇빛에 의하여 식별에 장애를 받지 않는 지 확인

 

(6) 제어함 내의 배터리 전압을 체크하여 정상 전업 (DC 24V 정도) 이하인 경우 배터리를 교체하고 교체 일자가 2년이 경과된 배터리는 교체하는 것이 바람직하다

 

(7) 개폐 조작을 원활하게 할 수 있는지 확인하고, 개폐상태를 반드시 확인하여 관리한다.

(1회 잡아당겨 투입하는 기능형도 있고 7 ~ 8회 당겨 축세를 한다음 투입하는 기능형도 있다)

 

(8) 가급적 무부하 차단을 할 수 없으면 변압기 2차 부하의 부하량을 최소화 또는 개방한 후 차단하여 아크 발생을 최소화 해야 한다.

 

(9) 본체 외함의 변형 유무 및 부싱 (Bushing)의 균열, 파손 유무 등을 확인한다.

 

(10) PF, LA 일체형 AISS는 LA의 접지선이 편조선으로 시공되어 디스콘넥터가 탈락되었는지를 점검 중 수시로 확인하여야 한다.

 

(11) 절연저항 측정 판정

구분	측정부위	판정 절연저항 [MΩ]
수전용 개폐기	도전부와 대지사이	500 이상
	각 상간 도전부간	500 이상
	동상전원과 부하간	500 이상
제어함	제어회로와 외함간	5 이상

 

(12) 정격전압 정격전류에서는 200회 까지 개폐가 가능하다.

정격전류 이하일 경우 '개폐허용회수 = 200 X (200/부하전류)^2' 이다

(예를 들어 부하전류가 200[A]로 운전시 개폐허용회수는 200회이다)

 

(13) ASS 개방후에도 통전 가능성이 있어 주의 필요

 

(14) ASS 제작사, 제작년월, 동작카운터, 동작정정치 확인점검

 

4. 자동부하 전환 개폐기 (ALTS : Automatic Load Transfer Switch)

1) 설치 목적

- 자동부하 전환개폐기는 22.9kV - Y 접지계통의 배전선로에 사용되는 개폐기로 중요시설 (관공서, 병원, 반도체 생산, 상하수도 처리시설 등) 의 정전시에 큰 피해가 예상되는 수용가에서 이중전원을 확보하여 주전원의 정전시나 기준전압이하로 떨어진 경우 예비전원으로 순간 자동전환되어 무정전 전원공급을 수행하는 3회로 2스위치의 개폐기

- 비상발전기의 교체가 필요한 경우 ALTS를 사용한 한전의 이중 전원의 이용 계획시는 투자비와 관리비까지 고려한 검토가 필요하다.

 

2) 정격전압 및 전류

정격전압	정격전류	전환시간	충격 내전압
25.8 kV	630 A	0.2초 이내	(1.2*50㎲) 125 kV

전환시간 200 ms 이내, 정격단시간전류 16 kA rms/ 1s, 정격투입전류 41.6 kA

 

3) 자동부하 전환 개폐기의 주요 기능

- Capacitor Potential Divider (CPD)에 의한 전압 감시 기능

- CT에 의한 부하전류 감시 기능

- 결상감시 기능

- 순시정전에 의한 전환동작 방지 기능

- 주전원 회복시의 재전환 동작 및 억제 기능

- 부하측 사고전류 발생시 계통 분리 기능

- 부하측 순간적인 과전류에 의한 블로킹 동작의 자동 해제 기능

- 전원선택기능

- 발전기 병렬운전가능

 

4) 안전관리사항

(1) ALTS는 과부하 차단, 단락전류 차단 등의 동작을 수행한 후 재투입전에 반드시 특별점검을 한다

(접속재의 상태확인, 절연저항 주최로 1,000V로 500MΩ 이상)

 

(2) 개폐상태 확인

 

(3) 제어 컨넥터 접속상태 화깅ㄴ

 

(4) 투입, 트립 장치, 개폐 도수계 확인

 

(5) 예비회선 전환 사용후 정상복구 완료시에는 주전원으로 전환할 것

 

(6) 접속재 표면 탄화, 열화 변형 확인

 

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5. 기중부하 개폐기 (IS : Interrupter Switch)

1) 설치목적

 더블(Double)과 싱글 (Single)타입의 2종류가 있으며 수동 원방으로 조작하는 개폐기

 

2) 정격전압 및 전류

정격전압	정격전류	정격단시간전류	충격내전압
25.8kV	600A	25kA	150kV

 

3) 기중부하 개폐기의 특징

- 수동 또는 전동조작으로 부하전류는 개폐할 수 있으나, 고장전류는 차단 불가능

- 염진해, 인화성, 폭발성, 부식성 가스 와 진동이 심한 장소에서는 설치하여서는 안 됨

- 기능은 부하개폐기와 동일

 

4) 설치장소

 수전용량 300kVA 이하 간이수전설비 인입구 수전용개폐기로 사용하였으나 현재는 ASS (AISS)를 사용한다.

 

5) 안전관리사항

(1) 수전용 인입개폐기로 사용하지 않으므로 가급적 ASS 또는 LBS로 교체한다.

 

(2) 반드시 무부하 상태에서 개방 (단로기와 비슷한 용도)

 

(3) 접지선 및 볼트, 너트류의 결속 상태를 확인한다.

(4) 정전 작업시 아크 소호통 및 동작 상태를 확인한다.

 

(5) 지지애자에 균열, 손상, 오손상태

 

(6) 도전부의 손상 및 과열 변색여부

 

(7) 조작봉은 반드시 시건장치를 하여 안전사고 방지

 

(8) 특고압용의 개폐기로서 동작시 아크가 발생하는 것을 옥내에 시설하는 경우 목재의 벽 또는 천정 등 가연성 물질과 충분히 이격되어 있는지 확인한다

- 가연성 물체로부터 고압용의 개폐기는 1m 이상

- 특고압용 개폐기는 2m 이상

 

6. 단로기 (DS : Disconnecting Switch)

1) 설치목적

- 단로기는 개폐기의 일종으로 수용가의 인입구 부근에 설치하여 무부하 상태의 전로를 개폐하는 역할

- 차단기 , 변압기, 피뢰기 등 고전압 기기의 1차측에 붙여서 기기를 점검 수리할 때 회로를 차단하는 데 사용

 

2) 정격전압 및 전류

(1) 단로기의 정격 : 공칭전압 1.2 / 1.1 배

공칭전압 (kV)	정격전압 (kV)
3.3	3.6
6.6	7.2
22	24

(2) 정격전류

정격전류가 작아도 정격단시간 전류가 큰 경우에는 정격단시간 전류가 적합한 정격전류의 단로기를 선정

 

(3) 단로기의 시설

- 조작이 간편하고 위험의 우려가 없는 곳을 택하여 시설

- 길이로 시설하는 경우에는 전환단로기의 경우를 제외하고는 날받이를 상부로 할 것

- 날이 개로한 경우에 충전되지 않도록 부하측에 접속할 것

- 날이 어떠한 위치에 있어도 다른 물체 (본기를 시설한 조영재는 제외) 에서 10cm 이상 이격하도록 장치할 것

 

3) 설치장소

수전실 옥내 인입구, 수전실내 피뢰기 1차측 등이 있으나 유지보수를 위한 개폐기로 사용하지 않으면 가급적 설치하지 않는 것이 유리하다.

 

4) 안전관리사항

- 지지애자에 균열, 손상, 오손상태

- 도전부의 손상 및 과열 변색여부

- 동작상태를 확인한다.

 

7. 컷아웃 스위치 (COS : Cut Out Switch)

1) 설치목적

- 변압기 및 주요기기 1차측에 부착하여 단락 등에 의한 과전류로부터 기기를 보호하는데 사용

- 고압 또는 특별고압 COS는 절연내력이 높은 자기제나 폴리머 재질을 사용하며, 개폐기 내부에 퓨즈를 삽입할 수 있는 장치가 있는 소형 단극 개폐기

 

2) 정격전압 및 전류

정격전압	정격전류	정격차단전류		충격파내전압
		비대칭 실효값	대칭 실효값
25.8 *(25) kV	100 A	10 kA (12 kA)	7.1 kA (8 kA)	125 kV (150 kV)

 *( ) 안은 폴리머(실리콘)형 COS

 

3) 컷아웃 스위치의 특징

- COS의 동작원리는 퓨즈링크에 용단되면서 발생하는 arc 열에 의해 퓨즈홀더 (Fuse Holder) 내벽의 물질이 분해되어 절연성 가스가 발생되며, 가스에 의해 아크가 소멸한다.

- 전력용 퓨즈와는 달리 퓨즈 용단시 COS 퓨즈링크만 교환 가능

 

4) 안전관리사항

- 지지애자에 균열, 손상, 오손상태

- 소호통의 내부 손상상태를 확인하여 이상시 교체한다

- 스위치 충전부에 사람이 쉽게 접촉될 위험은 없는지와 건조물 등과의 이격 거리가 충분한지 확인한다.

- 퓨즈 자체가 반복되는 과전류나 부식성 가스 등에 의하여 심하게 손사오디었는지 확인한다.

- 보호 대상이 되는 전기설비 또는 전기 기기의 정격 전류와 예상되는 과전류 및 서지 전류 등을 고려하여 퓨즈 용량이 선정되었는지 확인

- 전원이 인가되지 않은 상태 (정전상태)에서 절연 저항계를 이용하여 절연저항을 측정한다.

- 개폐기 본체, 제어함 등에 보호도체의 접속을 확인한다.

- 퓨즈링크는 k Type특성으로 변압기 정격전류의 1.5배 이상에서 선정한다.

COS fuse = {변압기 용량 [kVA] / (√3 X 22.9)} X 1.5

 

8. 가스절연부하개폐기

1) 가스절연부하개폐기의 형식과 정격

형식			수동형	자동형
정격전압			25.8 kV
정격전류			400 A
정격 단락투입전류			25 kA Peak
정격 단시간전류(1초)			10 kA rms
부하개폐전류			A rms
개폐능력	부하전류		400 A 200회
	루프전류		400 A 20회
	여자전류		25 A 10회
	케이블 충전전류		14 A  10회
	무전압 개폐		1,000 회
제어회로	정격전압	교류	-	단상 220V 60Hz
		직류	-	24V
	허용 전압변동범위		-	85% ~ 115%

2) 수동형과 자동형 2종류로 대별되며 최근에 22.9 [kV] 선로에서 사용

 

3) 주회로 개폐용 고정 및 가동전극과 아크소호용 Buffer 등을 스테인레스 외함안에 장치하고 SF6 가스로 봉입

 

4) 내부압력 이상시 폭발방지 방압변과 가스누설시 규정압력 이하에서 개폐기 동작을 압력록크 등으로 구성

 

9. 수변전 개폐기 점검 및 보수 방법

DS, LBS, LS, IS, COS의 정기점검 및 보수방법

점검개소		점검주기	점검 및 보수방법	비고
도전부 (블레이드, 퓨즈고정접촉부, 지점, 단자)	오손 접촉상태 변형, 변색 이완 손상 퓨즈	1회 / 3년	- 건포, 총채로 청소손질 - 면이 거칠면 샌드페이퍼로 연마 - 변형, 변색된 경우에는 청소, 보수 또는 교체 - 이완되었을 경우에는 조인다 - 손상된 경우에는 보수 또는 부품교체 - 용량 적정여부
소호실	손상 접촉상태 이완		전반적인 청소 - 손상이 크면 교체 - 미세한 문제가 규정 이상일 경우에는 교체 - 이완되면 조인다
지지애자	오손 손상, 균열 절연저항		- 오손이 심할 경우는 마른걸레, 총채로 표면청소 - 손상이 있으면 교체 - 10MΩ 이상	1,000V 메거 사용
베이스	볼트이완 접지선 설치상태		- 이완되면 조인다 - 이완, 단선이 없을 것
조작기구,  인터록장치	오손 이완, 손상, 탈락 주유 동작상태 표시상태		절연봉 청소 - 핀류의 절손, 탈락 됬으면 교체 - 연락부, 베어링부 주유 - 동작위치, 인터록 동작 확인 - 점등여부 확인
절연저항측정			- 주회로 : 대지간, 상간, 극간 10MΩ 이상 - 제어회로 : 대지간 1MΩ 이상	1,000V 500V
기능확인 시험		1회 / 3년 (미조작시 년1회)	- 표시장치, 인터록장치, 자동개방장치 정상동작확인, 블레이드 투입깊이, 자물쇠 조작력, 3상 불일치 유무 등 확인

 

10. 고압이상 개폐기 및 차단기 조작

고압이상 개폐기 및 차단기의 조작은 책임자 승인을 받고, 담당자가 조작순서에 의해 조작

( 차단순서  : MCCB →차단기→COS→개폐기, 투입순서 : COS→개폐기→차단기→MCCB)

 

(1) 정전작업 시 비상용 발전기 가동 전 비상전원 공급구간을 재확인하여 역송전으로 인한 감전사고를 예방

(2) 개폐기 개방 후 잔류전하를 방전하고 반드시 검전기로 확인한다.

(3) 고압이상의 정전작업은 고압절연고무장갑, 안전화 등 필요한 안전장구를 착용 후 점검

(4) 활선작업은 금하고 점검시는 충전부위로부터 특고압 90cm, 고압 60cm 이상의 안전거리를 유지

(5) 정전작업 완료 후 사용한 공구 및 계측기 회수를 확인하고 통전

(6) 통전 후 수전전압 및 전류 등의 정상상태를 확인한다.

 

 

전기안전관리_009_수배전설비 - 인입배선 / 수변전실

 

전기안전관리_011_수배전설비 - 피뢰기