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VCB란?
"진공차단기" (VCB)는 한국어로 "Vacuum Circuit Breaker"의 약자입니다.
진공 차단기는 일반적으로 고전압 전력 회로에서 사용되며, 고전압 및 고주파에서 안정적으로 작동하는 특징이 있습니다. 과전려, 단락 등 이상전류 발생시 외부의 계전기에 의해 차단기 내부의 진공 인터럽터에서 진공 소호방식으로 회로를 차단하여 기기를 보호합니다.
1. VCB의 원리
- 여러가지 원인으로 전류가 흐르는 전선에 이상이 생기면 화재사고가 날 수 있죠. 화재사고를 막기위해서는 미리 전류를 차단해야 합니다. "진공" 차단기의 진공이란 어떤 의미일까요? 전압이 높을 수록 절연체가 버티지 못합니다. 절연체가 전압을 버티고 견딜수 있는 능력을 "절연내력"이라고 합니다. 공기가 없는 진공에서는 절연내력이 강해집니다. 이 원리를 이용하여 차단기 내부에 고 진공 상태를 만들어서 아크 방전을 없애고 전류를 차단하는 것이 진공차단기 입니다.
- 전류를 차단할 때 발생하는 아크소호는 전력시스템의 안정성을 위해서 꼭 필요합니다. 진공 인터럽터를 포함하고 있는 VCB는 신속하게 아크를 소호할 수 있습니다. 단락이나 지락, 과전류 등이 발생했을 때 차단기를 동작하면 선로의 접점이 떨어지면서 선로를 차단합니다. 이 접점 사이에서 발생하는 고온의 아크를 진공 인터럽터가 나선형 면을 따라 빠르게 확산시키고 사라지게 합니다. 이렇게 하여 접점의 손상을 최소화 합니다.
2. VCB의 장점과 단점
- 전압이 높으면 차단기의 절연내력이 높아야 합니다. VCB는 주로 특고압이나 고압 전력 계통에서 사용합니다. 진공에서 절연내력을 사용하기 때문에 접점 간의 거리가 짧아 기기의 크기가 작습니다. 차단기에서 주로 사용하는 매질이 진공이므로 매질을 기름으로 쓰는 차단기에 비해 화재 위험도가 작고 폭발음이 없어 조용합니다.
- 단점으로는 차단성능이 높으므로 개폐 서어지를 발생하는 경우가 있으며, 진공도의 열화 판정이 어렵고 가격이 비쌉니다.
3. VCB의 역사
- 초기 개념 (중반 20세기 초): 진공 차단기의 초기 형태가 개념화되었습니다. 진공은 절연체로서의 우수한 특성을 제공하고, 이를 이용하여 전기 회로를 안정적으로 차단하는 아이디어가 발전했습니다.
- 상용화 (1950년대): 1950년대에 들어와서 진공 차단기가 상용화되었습니다. 초기에는 오일 회로 차단기(Oil Circuit Breaker)가 일반적이었지만, 이에 비해 진공 차단기는 더 작고 경량이며 유지보수가 적은 장점을 가지고 있었습니다.
- 현대화와 기술 발전 (1970년대 이후): 1970년대 이후, 진공 차단기는 기술적으로 발전하면서 고전압 및 고주파에서 안정적으로 작동할 수 있도록 개선되었습니다. 특히, 실내 및 실외 설치용으로 다양한 종류와 크기의 진공 차단기가 개발되었습니다.
- 현대의 활용 (현재): 현재, VCB는 전력 분배 및 전력 전송 시스템에서 널리 사용되고 있습니다. 정성, 신속한 동작, 유지보수 용이성 등의 이점으로 많은 전력 공학 분야에서 선택되고 있습니다.
4. VCB의 성장배경
VCB 시장은 계속 성장하고 있는데요. 성장의 배경은 다읍과 같습니다.
- 전력 수요 증가: 급격한 산업화 및 도시화로 인해 전력 수요가 지속적으로 증가하고 있습니다.
- 신재생 에너지 증가: 신재생 에너지 시스템의 도입이 확대되면서 전력 시스템의 안정성을 유지하기 위해 VCB와 같은 신뢰성 높은 장비에 대한 수요가 증가하고 있습니다.
- 기술 혁신: VCB 기술은 계속해서 발전하고 있으며, 더 효율적이고 신뢰성 높은 제품이 시장에 도입되고 있습니다.
- 전력 시스템의 현대화: 다양한 국가에서 전력 시스템을 현대화하고 스마트 그리드 기술을 도입함에 따라 VCB와 같은 고급 장비에 대한 수요가 증가하고 있습니다.
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