고장구간자동개폐기(ASS)에 대하여

 

안녕하세요? 오늘은 고장구간자동개폐기(Automatic Section Switch, ASS)에 대하여 알아보겠습니다. 일반적으로 시설관리를 하시는 분들은 고장구간자동개폐기 ASS를 보기 쉽지 않을 것입니다. 왜냐하면, 시설관리가 상주하고 있는 건물들은 보통 정식수배전설비를 해 놓았기 때문입니다. 고장구간자동개폐기 ASS는 1000KVA 이하를 사용하는 특고압 간이수전설비에 설치되어 있습니다. 고장구간자동개폐기는 자동고장구분개폐기라고 하기도 합니다. 

 

 

 

 

 

 

1. 고장구간자동개폐기 ASS 외형

 

1) 옥외용 고장구간자동개폐기

 

 

옥외용 고장구간자동개폐기 ASS의 사진입니다. 왼쪽 사진의 가장 위쪽에 ASS가 설치되어 있습니다. 확대해보니 오른쪽 그림과 같은 모습입니다. 

 

 

 

 

2) 옥내용 고장구간자동개폐기 ASS

 

 

옥내용 고장구간자동개폐기의 모습입니다. 왠지 이모습은 낯이 익습니다. 바로 LBS와 모양이 거의 유사하게 생겼습니다. LBS는 필자가 과거에 포스팅했으니 내용을 참고하시기 바랍니다. 이런 옥내용 고장구간자동개폐기는 AISS(Air Insulated Section Switch)로 불립니다. 정식 명칭은 기중절연 자동고장구분개폐기입니다. 어떤 곳에서는 AISS를 ASS라고 부르는 곳도 있습니다. 

 

2020/08/08 - [별의 시설관리/전기] - 부하개폐기(LBS)에 대하여

 

 

 

 

 

 

2. 특고압 간이 수변전 설비와 고장구간자동개폐기 ASS

 

 

위의 그림은 특고압 간이수전설비 결선도입니다. 특고압 간이수전설비는 22.9kV 1000KVA 이하를 시설하는 경우에 사용합니다. 여기서 인입구에 설치하는 것이 고장구간자동개폐기 ASS입니다. 보통 시설관리를 하시는 분들이 계시는 곳은 정식수전설비이므로 상기와 같은 고장구간자동개폐기 ASS를 보기 힘듭니다. 이런 고장구간자동개폐기 ASS가 설치된 현장을 관리하는 분들이 전기안전관리대행업자들입니다. 

 

배전선로의 사고는 매년 감소되고 있지만 수용가 구내설비 불량에 의한 계통사고는 감소되고 있지 않으며, 특히 특고압 수용가의 급증으로 그 사고는 더욱 증가되고 있어 1개의 수용가의 사고가 다른 많은 수용가에 피해를 주는 결과를 가져옵니다. 

 

그러므로 전력 공급 신뢰도 향상과 다른 많은 수용가에 대한 정전을 방지하기 위하여 공급변전소의 차단기의 배전선로에 설치된 Recloser와 협조하여 고장구간만을 신속, 정확하게 차단 혹은 개방하여 고장의 확대를 방지하고 피해를 최소화시키기 위하여 300[kVA]초과 1,000[kVA]이하의 간이수전설비의 인입개폐기로 사용토록 의무화하였습니다.

 

 

 

 

 

 

3. 고장구간자동개폐기의 동작 이해

 

고장구간자동개폐기는 800A미만의 과부하 또는 고장전류는 개폐기가 즉시 자동적으로 개방됩니다. 그러나 800A이상의 고장전류나 과부하 전류가 흐르면 ASS는 후비보호장치와의 협조에 의해 동작합니다. 후비보호장치는 Reclose와 변전소의 CB가 있습니다. 

 

 

 

1) Recloser와의 협조에 의한 동작

 

 

수용가에서 고장전류가 800[A] 이상인 사고가 발생하면 배전선로의 Recloser가 이를 감지하 Recloser가 트립되며, 트립된 Recloser는 120[㎐] 후에 재투입됩니다. ASS도 800[A] 이상인 고장전류가 흐르면 제어함에 의하여 ASS는 Lock되고 Recloser가 개방되어 전원이 없어지면 개로준비시간인 84∼102[㎐]를 거쳐 자동으로 트립됩니다. 그러므로 Recloser가 120[㎐] 후에 재투입될 때에는 ASS는 Open되어 있기 때문에 고장 수용가는 분리되어 계속 전력을 공급할 수 있게 됩니다.

 

 

 

2) 변전소 CB와의 협조에 의한 동작

 

 

 

고장전류가 흐르면 변전소의 CB가 트립되며, CB는 18∼30[㎐] 후에 재투입됩니다. ASS는 변전소의 CB가 트립하고 개로준비시간인 3∼4[㎐]를 거쳐 자동으로 트립됩니다. 그러므로 변전소의 CB가 재투입 될 때에는 ASS는 Open되어 있기 때문에 수용가는 분리되어 계속 전력을 공급할 수 있게 됩니다.

 

 

 

 

 

 

4. 고장구간자동개폐기 ASS 각 부위 명칭 및 설명

 

 

출처: 중원전기

 

고장구간자동개폐기의 각 부위 명칭입니다. 옥외용으로 주로 설명드리겠습니다. 

 

 

 

1) 수동조작 핸들

 

투입핸들 상부에 구멍이 뚫려있고 이곳에 줄을 걸어 놓고 당기거나, 고리를 걸어 수동으로 투입할 수 있습니다. 지침은 현재고장구간자동개폐기 ASS가 열림 상태인지 닫힘 상태인지 표시해 주는 역할을 합니다. 트립 핸들 역시 줄을 걸어 당기든 고리를 걸어 당기든 수동으로 트립이 됩니다. 수동조작은 아래의 내용과 같이 제어함을 통한 자동조작이 안되는 비상시에만 사용합니다. 

 

 

 

2) ASS 제어함

 

보통 옥외용 고장구간자동개폐기 ASS는 전봇대의 높은 곳에 있기 때문에 수동조작이 상당한 위험이 있습니다. 따라서 위 그림의 오른쪽 하단과 같이 제어함이 같이 설치되어 있습니다. 제어함은 높은 곳에 올라가지 않고도 조작할 수 있도록 낮은 곳에 설치되어 있습니다. 

 

 

 

고장구간자동개폐기 ASS의 제어함입니다. 여기서 몇 가지 중요한 Point에 대해서 설명해 드리겠습니다. 

 

③, ⑤번의 투입 Push 버튼과 개방 Push 버튼을 누르면 고장구간자동개폐기 ASS가 투입되거나 개방됩니다. 여기서 주의하셔야 할 것은 무부하 상태에서 진행하셔야 합니다. 고장구간자동개폐기 ASS는 차단기가 아니고 스위치이기 때문에 전류가 크게 흐르는 상태에서 동작시키면 아크가 크게 발생할 수 있습니다. 

 

정식수전설비의 LBS 같은 경우 보통 VCB와 인터록으로 묶여 있어 VCB가 닫혀있는 상태에서는 LBS를 조작할 수 없도록 돼있는 곳이 많습니다. 그러나 간이수전설비는 그런 것을 기대할 수 없습니다. 

 

②, ⑨번의 지락전류 정정버튼과 상전류 정정버튼이 있습니다. 지락과 상간단락이 발생했을 때 차단해주는 역할을 합니다. 간혹 고장구간자동개폐기의 제어함이 고장 나서 교체한 후에 지락전류와 상전류를 설정해주지 않고 놔두는 경우가 있습니다. 따라서 ASS 제어함을 보실 때 항상 지락전류와 상전류가 설정되어 있는지 확인하셔야 합니다. 

 

 

위의 표는 고장구간 자동개폐기의 상전류와 지락전류 설정값입니다. 변압기 용량에 따라 상전류와 지락전류의 값이 나와 있습니다. 해당 현장의 변압기 용량을 확인하신 후 거기에 맞는 상전류와 지락전류를 위의 표에 따라 설정하시면 됩니다. 

 

 

 

3) ASS 제어함 상전류 및 지락전류 계산방법

 

현장에 가보면 이런 상전류와 지락전류표가 없는 곳이 많기 때문에 계산해서 구하시면 됩니다. 먼저 상전류를 아래의 공식으로 구합니다. 

 

 

 

예를 들어 500kVA이면 (500/(22.9×루트3))×3=37.8입니다. 탭에 보시면 30과 50이 있는데 50을 선택합니다. 지락전류는 상전류의 절반인 25를 선택하면 됩니다. 이런식으로 구할 수는 있지만 가급적이면 ASS의 공급업체에 문의하여 정확한 값을 맞추는 것을 추천해 드립니다. 

 

 

 

4) ASS 제어함 건전지 관리

 

 

ASS Controller의 상부에 건전지가 들어 있습니다. 이 건전지는 2~3년에 한 번씩 교체가 필요합니다. 건전지 교체에 관한 영상은 유튜브에 많이 있으니 참고하시면 됩니다. 이 건전지는 12V짜리 두개의 건전지를 직렬로 연결하여 24V의 전기를 Controller에 공급하게 됩니다. 

 

 

 

 

또한 실내용 고장구간자동개폐기 AISS의 경우 베터리가 제어함에 보통 일체형으로 되어 있습니다. 이것은 베터리 유지보수에 매우 불편하기 때문에 위 동영상과 같이 제어함에서 분리하여 관리하는 경우도 많습니다. 참고하시기 바랍니다. 

 

 

 

ASS에 있는 건전지를 관리할 때 정말 조심해야 할 사항은 바로 극성입니다. 위와 같이 ASS 제어함용 배터리에는 극성이 표기되어 있습니다. 이 극성을 확인하시고 제어함에 극성을 반대로 연결하시는 일이 없어야 겠습니다. 만약 배터리를 교환하거나 할 때 제어함에 배터리의 극성을 반대로 연결하면 제어함이 고장나게되어 비싼 제어함을 물어내야 하는 일이 생기니 주의하십시요. 

 

 

 

5) 돌입전류 억제기능

 

ASS를 열림 동작 후에 다시 투입되었을 때 ASS 후단 기기의 돌입전류로 인해 ASS가 고장 전류로 오인, 오동작하는 것을 억제하는 기능이 있습니다. Controller 전원을 ON으로 하고 최초로 ASS를 투입할 때는 억제 기능이 없습니다. 따라서 설치 후 최초로 ASS를 투입할 때 부하가 걸려 있으면 ASS가 선로 고장이 아닌 경우 돌입 전류로 인해 오동작을 할 경우가 있습니다. 

 

 

 

이때는 돌입전류를 감안 상, 지락 정정 탭 전류를 정상 탭 전류보다 3~4단계 상위 탭으로 설정 또는 위의 사진처럼 BLOCK, BY PASS로 한 후 ASS를 투입시키고 돌입전류가 소멸되어 전류가 정상으로 돌아온 후 다시 상, 지락 전류 탭을 정상 탭 전류로 설정하면 됩니다. 문제는 공사업체에서 그냥 저렇게 놔두고 갈 수 있으니 ASS Controller를 항상 확인해야 할 부분입니다. 

 

 

 

6) ASS의 다른 기능들

 

- 과전류 LOCK 기능

고장전류가 800A ±10% 이상인 경우 고장 구간 자동 개폐기는 LOCK 되어 열리지 않고 후비보호 장치에 의해 고장전류가 제거된 후에 무전압 상태에서 ASS가 차단됩니다. 만약 800A 이상의 큰 고장 전류가 흐르고 있는데 ASS가 동작한다면 아크가 크게 발생하여 사고가 날 수 있기 때문에 만든 기능인 것 같습니다. 

 

 

 

- 과부하 차단 기능

최소 동작 전류의 ±10%에서 동작을 시작하며 최소 동작 전류의 150%에서 3.0sec를 유지하는 강반한시성 특성곡선에 따라 동작합니다. 필자가 생각할 때는 순간적인 과부하에 의한 트립을 방지하기 위한 기능이 아닌가 생각됩니다. 

 

 

- 축세 트립 기능

과부하로 T-C 곡선에 따라 차단 동작 중이거나 과부하가 제거되어 ASS가 차단되지 않았어도 후비보호 장치가 동작을 하여 무전압이 발생되면 ASS는 순시 트립 하여 ASS 후단의 선로를 자동으로 분리합니다.

 

 

 

 

7) 기중자동고장구분개폐기 AISS 각부위 명칭

 

 

기중자동고장구분개폐기 AISS는 ASS의 옥내형이라고 보시면 되고 구조는 조금 다르지만 하는 역할은 동일합니다. 위 모습은 LBS와 동일하게 생겼으며 수동조작방법도 유사합니다. 수동조작방법은 보통 수배전반에 스티커로 붙어 있으니 그대로 따라 하시면 됩니다. 또한, AISS에도 조작함이 있는데 위에서 설명해 드린 ASS의 조작함과 대동소이하므로 생략하겠습니다. 

 

 

 

 

 

 

오늘은 고장구간자동개폐기(ASS)에 대해서 알아보았습니다. 오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.