전력용 콘덴서의 개폐현상
1. 개요 – 콘덴서 개폐시 충전전류에 의한 과도 돌입전류, 재점호 등의 이상전압이 발생. 이러한 콘덴서의 개폐현상에 견딜 수 있도록 적합한 차단장치를 선정.
2. 콘덴서 개폐장치의 요구성능
1) 투입 시 과대한 돌입전류에 견디고 개방시 회복전압에 견디어 재점호에 의한 과전압현상이 없을 것
2) 전기적 기계적으로 다빈도 개폐에 견디고 보수점검의 주기와 수명이 길 것
3) 보수가 간단하고 경제적일 것
3. 콘덴서의 개폐현상
1) 투입시 개폐현상
(1) 콘덴서 돌입전류에 의한 CT 2차 과전압
① 콘덴서 회로에서 전류를 억제하는 것이 계통의 리액턴스 밖에 없기에 과대한 투입전류가 된다.(절연파괴 야기)
② 대책으로 6%의 직렬리액터를 설치
(2) 콘덴서 투입시 모선전압 강하
① 무전압 콘덴서에 전압을 인가한 경우 투입순시 콘덴서의 리액턴스는 거의 0과 같고 이 투입순시 전압은 전원측 리액턴스와 직렬리액턴서에 의해 분담
② 순시전압강하로 인해 사이리스터 변환기의 전류 실패, 싸이리스터 예- 부하전류를 ON/OFF 시킬 수 있는 SW소자 대전력제어, 고속스위칭, 전동기, 전열기, 온도조절기 등의 제어소자로 사용. 자동차에서는 고전압축전기 점화장치와 교류발전기의 과전압 보호장치 등에 사용
③ 대책으로 직렬리액턴스의 리액턴스를 수전 측 리액턴스에 대해 문제가 되지 않는데 까지 크게한다.
2) 개방시 개폐현상
(1) 재점호에 의한 과전압 – 발생원인: 충전전류
① 충전전류가 0이 되는 순간 선로측의 전압은 최대값 Em의 값을 유지한채 충전
② 변압기측의 전압은 반사이클 후 -Em으로 되어 차단기 전극간의 전압은 2Em
③ 전극간의 절연이 이 2Em에 견딜 수 없을 경우 절연이 파괴되어 전극간이 다시 아크로 연결되어 버리는 것을 재점호
④ 전류 0점에서 소호 후 1/2 사이클에서 재점호가 발생하면 콘덴서 단자간에 약 3배 전압이 걸리고, 다음의 회복전압 최대값에서 재점호를 반복하면 5, 7, 9배 전압이 나타남
⑤ 대책으로 차단속도 및 접촉자간 절연회복 특성이 빠른 개폐기 선정과 재점호의 영향을 줄이기 위해 직렬리액터 설치(C값을 줄임)
3) 유도전동기 자기여자 현상
(1) 개폐기를 개방한 후 전압이 즉시 0이 되지 않고 이상상승하거나 오랫동안 감쇄하지 않는 현상을 자기여자현상(충전전류)
(2) 콘덴서 용량을 전동기 여자용량보다 작게 하면 되며 여자용량은 전동기 출력값의 1/2~1/4 정도이다(콘덴서용량 < 전동기 여자용량)