스위치 기어 란 무엇입니까? 유형, 구성 요소, 표준 및 올바른 시스템을 선택하는 방법

스위치 기어전기 장비를 제어, 보호 및 분리하는 데 사용되는 스위칭 장치, 보호 장비 및 제어 장치 모음입니다. 주거 분배 패널에서 중간 - 전압 스위치 야드 및 가스 - 절연 변전소까지 전기 안전, 신뢰성 및 작동 연속성에서 중심적인 역할을합니다. 이 깊은 - 다이브 가이드는 - 실제 프로젝트에 적용 할 수있는 - 단계 선택 및 조달 프로세스에 의한 주요 스위치 기어 유형, 핵심 구성 요소, 성능 메트릭, 해당 표준 및 실제 단계 -를 설명합니다.

1. SwitchGear - 정의, 목적 및 높은 - 레벨 개요

1.1 정의 및 기본 기능

간단히 말하면스위치 기어전기 장비를 전환, 보호 및 분리하는 데 사용되는 장치의 조립입니다. 세 가지 주요 기능은 (1) 방해 오류 전류 (보호), (2) 정상 작동을위한 스위칭 하중 (제어) 및 (3) 유지 보수를위한 안전한 분리 (분리)입니다. 스위치 기어는 전압 레벨 (낮은 - 전압, 중간 - 전압, 높음 - 전압) 및 구조 또는 절연 매체 (Air - 절연, 가스 - 절연, 진공, solid}}로 분류됩니다.

1.2 왜 스위치 기어가 중요한가

적절한 스위치 기어 선택 및 응용 프로그램은 장비 손상의 위험을 줄이고, 정전 영향을 최소화하며, 인력을 아크 플래시 및 기타 위험으로부터 보호합니다. 중요한 시설 - 데이터 센터, 병원, 산업 공장 - Well - 설계된 스위치 기어 시스템은 가동 시간 및 안전 프로그램의 기초입니다.

2. 스위치 기어가 분류되는 방법

2.1 전압 수준에 의한 2.1 : LV, MV, HV

스위치 기어는 일반적으로 공칭 시스템 전압으로 분류됩니다.

• 낮은 - 전압 (LV) :건물 분포 및 소규모 산업 패널에 일반적으로 최대 1kV -.
• 중간 - 전압 (mv) :일반적으로 1kV ~ 36kV (일반적으로 6-35kV) - 산업 분배, 피더 및 유틸리티 네트워크에 사용됩니다.
• 높은 - 전압 (HV) :전송 시스템 및 대형 변전소에 사용되는 36kV - 이상.

각 전압 클래스에는 다양한 기술 요구, 표준 및 안전 고려 사항이 있습니다.

2.2 건축 및 인클로저에 의한

스위치 기어는 다음과 같이 구축 할 수 있습니다.

• 금속 - clad :유지 보수를 위해 드로우 - 아웃 회로 차단기가있는 구획.
• 금속 - 동봉 / 칸막이 :컴팩트 한 설치를위한 수정 또는 철수 가능 모듈.
• PAD - 장착 :보도 또는 사이트의 배포 변압기 및 스위치 기어에 일반적으로 사용되는 실외 주택.
• Vault - 장착 :제한된 도시 공간의 지하 분포 시스템.

각 건축 유형은 접근성, 발자국 및 환경 노출의 균형을 유지합니다.

절연 매체에 의해 2.3

일반적인 절연/중단 매체는 다음과 같습니다.

• AIS (air - 절연 스위치 기어) :표준 및 비용 - 많은 실내 설치에 효과적입니다.
• GIS (가스 - 절연 스위치 기어) :sf₆ 또는 대체 가스를 사용하는 소형, 밀봉 된 단위 - 공간 - 구속 또는 높은 - 신뢰성 사이트에 이상적입니다.
• 진공 스위치 기어 :우수한 인터럽트 특성을 가진 MV 응용 프로그램의 차단기에 사용됩니다.
• 고체 유전체 / 수지 절연 :컴팩트 한 유지 보수 - 친화적 인 디자인에 점점 더 많이 사용됩니다.

환경 및 규제 동인 (SF₆ 제한)은 SF₆ 대안의 채택을 가속화하고 있으며 깨끗한 - Air GIS 기술.

3. 스위치 기어의 코어 구성 요소

3.1 전환 및 중단 장치

주요 스위칭 요소는 다음과 같습니다.

• 회로 차단기 :진공, SF₆ 또는 오일 유형으로 사용 가능한 인터럽트 오류 전류 -.
• 차기 분리기 / 분리기 :유지 보수에 가시 분리를 제공합니다 (오류 전류를 방해하지 마십시오).
• 로드 브레이크 스위치 :정상 전류를 안전하게 전환합니다 (제한된 파괴 용량).
• 퓨즈 :지정된 응용 프로그램에 대한 희생 보호 요소.

각 장치의 역할을 이해하는 것은 올바른 보호 설계에 필수적입니다.

3.2 측정 및 보호

최신 스위치 기어는 측정 및 보호 장비를 통합합니다.

• 전류 변압기 (CTS) 및 전압 변압기 (VTS) :보호 계전기 및 계량을위한 스케일 신호를 제공합니다.
• 보호 계전기 :전자 기계식, 견고한 - 상태 또는 결함과 명령 차단기를 감지하는 디지털 릴레이.
• 제어 및 통신 모듈 :원격 작동, IEC 61850 통신 및 조건 모니터링을 활성화하십시오.

디지털 보호 및 IEC 61850 통신은 새로운 MV 및 HV 설계의 표준입니다.

3.3 버스 바, 접지 및 연동

버스 바 시스템은 차단기와 피더 사이의 전류를 배포합니다. 열 및 짧은 - 회로 등급은 시스템 요구와 일치해야합니다. 적절한 접지 스위치, 기계 및 전기 인터록 및 도어/안전 연동은 우발적 인 노출을 방지하고 안전한 유지 보수 절차를 보장합니다.

4. 성능 메트릭 및 안전 기능

4.1 Short - 회로 견고 및 파손 용량

스위치 기어 사양을 확인하는 두 가지 중요한 등급은 다음과 같습니다.

• Short - 회로 내용 등급 (KA) :치명적인 실패없이 전자기 및 열 응력을 생존하는 능력.
• 파괴 용량 (KA) :최대 결함 전류 인터럽트 장치가 안전하게 지울 수 있습니다.

설치 지점 에서이 등급의 예비 짧은 - 회로 전류 (PSCC)를 항상 비교하고 엔지니어링 마진을 포함하십시오.

4.2 Arc - Flash Mitigation & Arc - 저항 디자인

Arc - Flash는 스위치 기어 룸의 주요 위험입니다. ARC - 저항성 스위치 기어 채널은 연산자와의 에너지를 떨어 뜨리고 구조적 강도, 압력 릴리프 및 구획화를 결합합니다. 구역 선택적 인터 로킹 (ZSI) 및 ARC와 같은 기술은 Flash Reduction Maintenance Schemes (ARMS)와 같은 기술은 사고 에너지를 줄이고 안전한 유지 보수를 지원합니다.

4.3 환경 및 운영 제약

IP 등급 (Ingress Protection), 부식 저항 (C - 클래스), 고도 파괴, 지진 자격 및 작동 온도 범위를 지정하십시오. 이러한 요소는 인클로저, 환기 및 재료 선택을 결정합니다.

5. 표준, 테스트 및 준수

5.1 주요 국제 표준

국제 표준 가이드 디자인, 테스트 및 마킹 :

• IEC 62271 시리즈 :높은 - 전압 스위치 기어 및 제어 기어 표준.
• IEEE C37 시리즈 :북미 스위치 기어 및 차단기 표준.
• UL 1558 / ul 891 :금속 표준 - 동봉 된 스위치 기어 (미국).

프로젝트 사양은 해당 표준 및 테스트 요구 사항을 명시 적으로 이름을 지정해야합니다.

5.2 유형 테스트, 일상적인 테스트 및 지방

제조업체는 유형 테스트 (설계 검증), 일상적인 테스트 (생산 점검) 및 공장 수락 테스트 (FAT)를 수행합니다. 필요한 테스트에는 일반적으로 유전체 테스트, 온도 - 상승 테스트, 기계식 작동, 짧은 - 시간 견해 및 차단기에 대한 TRV (과도 복구 전압) 테스트가 포함됩니다.

6. 스위치 기어를 선택하는 방법 - 실용적인 단계 - - 스텝 가이드

스위치 기어 선택은 사양 및 조달 팩에 문서화되어야하는 구조화 된 프로세스입니다. 아래는 당신이 따를 수있는 실용적인 워크 플로입니다.

6.1 단계 1 - 시스템 요구를 정의합니다

단일 - 라인 다이어그램으로 시작하여 시스템 전압, 최대 부하 전류, 연속 듀티 등급, PSCC 값, 중복성, 작동 빈도 및 유지 보수 전략을 결정하십시오. 환경 제약 (실내/실외, 습도, 부식성 대기) 및 공간 제한을 포착하십시오.

6.2 단계 2 - 전압 클래스 및 절연 매체를 선택하십시오

공간, 신뢰성 및 수명주기 비용에 따라 AIS와 GIS를 결정하십시오. GIS는 제한된 공간과 높은 신뢰성에 맞습니다. AIS는 - 비용이 많이 듭니다. 효과적이고 일반적인 응용 프로그램에 대한 유지 관리가 쉽습니다.

6.3 단계 3 - 보호, 커뮤니케이션 및 기능을 지정하십시오

필수 보호 기능 (과전류, 지구 - 결함, 차동), 릴레이 유형 (디지털 대 전자 기계적), 통신 (IEC 61850, Modbus) 및 모니터링 (온도, 부분 방전, 차단기 건강)을 정의하십시오. 중요한 자산의 경우 원격 진단 및 예측 모니터링을 포함하십시오.

6.4 단계 4 - 표준 및 테스트 조항을 확인하십시오

표준 규정 준수 (IEC/IEEE/UL), 유형 테스트 증거, 지방 목격, 예비 부품 및 문서 결과물 (회로도, 케이블 일정, 운영 매뉴얼)에 대한 필수 조항을 포함하십시오.

7. 조달 점검표 및 사양 필수 요소

벤더에게 입찰 문서 또는 기술 쿼리를 준비 할 때 아래 점검 목록을 사용하십시오.

8. 설치, 시운전 및 유지 보수 모범 사례

8.1 기계 및 전기 설치 점검

버스 바 및 케이블 종료에 대한 제조업체 토크 사양을 따르고 접지 연속성을 확인한 후 케이블 응력 완화 및 라우팅이 Bend - 반경 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오. GIS/PAD - 장착 장치의 AIS 및 밀봉에 대한 환기 클리어런스를 점검하십시오.

8.2 시운전 테스트

시운전 테스트에는 일반적으로 절연 저항 (Megger), 유전체/Hipot 테스트, 2 차 주입 및 릴레이 기능 테스트, 기계적 작동 점검 및 지방 검증이 포함됩니다. 모든 설정을 문서화하고 - 구축 된 회로도를 문서화하십시오.

8.3 예방 유지 보수 및 상태 모니터링

주기적 열 이미징, 접촉 저항 점검, 부분 방전 측정 (GIS/HV) 및 차단기 타이밍 테스트를 채택하십시오. 조건 - 기반 모니터링 (온도, 진동, 부분 방전)은 수명을 연장하고 계획되지 않은 정전을 줄입니다.

9. 공통 실패 모드 및 문제 해결

전형적인 스위치 기어 실패에는 접촉 침식, 단열 고장, 핫스팟을 유발하는 느슨한 연결, 단절의 기계적 방해 및 GIS의 SF₆ 누출이 포함됩니다. 문제 해결은 이벤트 로깅으로 시작해야합니다. 보호 트립, Comtrade/Oscillography, Visual Inspection, 열 스캔 및 대상 전기 테스트를 수행하십시오.

10. 신흥 동향과 스위치 기어의 미래

10.1 디지털 스위치 기어 및 예측 유지 보수

디지털 스위치 기어는 센서, 임베디드 진단 및 통신 인터페이스 (IEC 61850)를 통합하여 실제 - 시간 건강 데이터를 제공합니다. 분석 및 AI는 구성 요소 및 최적화 된 유지 보수주기의 예측 교체를 가능하게합니다.

10.2 지속 가능성 - sf₆ 대안 및 소형 솔루션

규제 압력 및 환경 목표는 SF₆ 대안의 채택 (Clean - Air, Fluoronitrile, Vacuum Interrupter) 및보다 지속 가능한 수명주기 관행의 채택을 추진합니다. 소형 GIS 설계 및 하이브리드 솔루션은 신뢰성을 희생하지 않고 발자국을 줄입니다.

11. 스위치 기어 애플리케이션의 퓨즈

11.1 스위치 기어의 퓨즈 기능 개요

많은 스위치 기어 어셈블리에서퓨즈장비와 다운 스트림 회로를 보호하는 1 차 과전류 보호 장치 역할을합니다. 일반적으로 재설정 가능한 회로 차단기와 달리 퓨즈는 - 한 번 퓨즈 요소가 과전류 조건 하에서 녹아 교체해야합니다. 간단한 구조, 빠른 작동 및 높은 중단 기능은 선택적 보호 및 명확한 결함 분리를 위해 낮은 - 전압 및 중간 - 전압 스위치 기어에서 공통 선택을 만듭니다.

11.2 스위치 기어에서 퓨즈를 사용하는 장점

퓨즈를 스위치 기어에 통합하는 주요 장점은 다음과 같습니다.

11.3 스위치 기어에 사용되는 일반적인 퓨즈 유형

• 높은 파열 용량 (HRC) 퓨즈 :고 결함 전류 용으로 설계되었으며 일반적으로 MV 스위치 기어의 변압기 및 피더 보호에 사용됩니다.
• 카트리지 퓨즈 :소형, 종종 LV 스위치 기어 및 브랜치 - 회로 보호에 대한 제어 패널에 사용됩니다.
• 드롭 - out / Expulsion Fuses :실외 분배 스위치 기어 및 가시 분리 및 퓨즈 교체 용이성이 필요한 일부 변압기 응용 프로그램에서 볼 수 있습니다.
• 뒤로 - up & full - 범위 퓨즈 :업스트림 차단기와 조정하거나 시스템 설계에 따라 전체 - 범위 보호를 제공하도록 지정됩니다.

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11.4 스위치 기어의 퓨즈를 통합하기위한 모범 사례

• 적절한 조정 :퓨즈 등급이 상류 및 다운 스트림 보호 장치 (예 : 차단기, 릴레이)와 조정되어 선택성을 유지하고 불필요한 정전을 피하십시오.
• 주변 및 인클로저 온도를 설명합니다.스위치 기어 구획의 내부 온도 및 그룹화 효과를 기반으로 필요한 경우 전류 등급을 삭제하십시오.
• 제조업체 T - C 데이터 및 I²T 정보를 사용하십시오.보호 된 장비 (변압기, 모터, 전력 전자 장치)의 내용 곡선에 대한 에너지를 통해 -을 확인하십시오.
• 명확한 액세스 및 예비 주식을 유지하십시오.안전한 액세스를위한 퓨즈 홀더를 설계하고 현장에서 중요한 스페어를 유지하여 작동 후 다운 타임을 최소화하십시오.
• 정기 검사 :변색에 대한 시각적 검사, 퓨즈 홀더의 과열 징후 및 정기적 인 유지 보수 일정의 적절한 좌석을 포함시킵니다.

11.5 퓨즈를 선택할 때와 회로 차단기

매우 빠른 청소, 단순하고 비용 - 효과적인 보호 또는 소형 형태의 매우 높은 중단 용량이 필요할 때 퓨즈를 선택하십시오. Reclosability, 조정 가능한 설정 (시간/전류) 또는 통합 스위칭 작업이 필요할 때 회로 차단기를 선택하십시오. 많은 스위치 기어 설계에서 두 가지 (빠른 장치 - 레벨 보호 및 시스템 용 차단기 - 레벨 스위칭 및 백업)의 조합은 최적의 신뢰성과 선택성을 제공합니다.

12. 결론

스위치 기어는 전기 시스템을 전환, 보호 및 분리하도록 설계된 다양한 장치 및 어셈블리를 포함하는 안전하고 신뢰할 수있는 전기 분배의 중추입니다. 적절하게 지정된 스위치 기어 주소 전압 클래스, 시공 유형, 단열재, 보호 기능, 테스트 및 유지 보수를 주소합니다.퓨즈많은 스위치 기어 시스템 내에서 중요한 요소 - 매우 빠른 작동, 높은 중단 용량, 유지 보수가 낮은 유지 보수 및 비용 - 효과적인 보호 -를 제공하며 제조업체 t - c 곡선 및 I²T 데이터를 사용하여 차단기, 릴레이 및 보호 된 장비와 신중하게 조정해야합니다.

강력한 솔루션을 보장하려면 : 단일 - 라인 다이어그램에서 시스템 요구 사항을 정의하고, AIS/GIS/METAL - Clad 옵션을 사이트 제약 조건과 비교하고 적절한 표준 준수 및 테스트 증거가 필요하며, 시운전 및 조건 - 기반 유지 보수를 포함하십시오. 퓨즈를 사용하는 경우 신중한 선택, 조정 및 환경 파괴를 적용하여 더 넓은 스위치 기어 보호 전략을 보완하고 안전을 극대화하면서 다운 타임을 최소화하는 데 도움이됩니다.