기중차단기(ACB)에 대하여

안녕하세요? 오늘은 기중차단기(Air Circuit Breaker, ACB)에 대해서 포스팅하겠습니다. 진공차단기가 고압반에서 전기를 차단하는 것을 목적으로 한다면, 기중차단기는 저압반에서 전기를 차단하는 것을 목적으로 하는 기기입니다. 

1. 기중차단기(ACB) 설치 위치

위 도면에서 보시는 바와 같이 기중차단기 ACB는 변압기 2차 측인 저압 부분에 설치되어 있습니다. 위 붉은색 표시된 ACB는 인출형(플러그인타입) 기중차단기입니다. 전기기사 실기 문제에서 한 번 본 적이 있습니다. 

2. 기중차단기(ACB) 생김새 및 수동조작법

기중차단기

위 사진은 필자가 근무하는 곳의 기중차단기 모습입니다. 

계수기는 기중차단기가 얼마나 작동하였는지 보여줍니다. 필자가 근무한 곳은 83번 작동한 것을 확인할 수 있었습니다. VCB만큼은 아니지만 ACB 역시 계속 작동시키면 수명이 단축되는 것은 자명한 일입니다. 필자가 근무하는 곳에 설치된 ACB는 무통전 시 2500회, 통전 시 500회 작동하면 수명이 다한다고 하네요. 물론 ACB도 자주 작동할 일이 없어서, 저만큼 사용하려면 20년은 걸릴 것 같습니다. 

기중차단기를 수동조작하는 방법은 VCB와 동일합니다. 내용은 아래와 같습니다. 

1) 먼저 수동 Charge 핸들을 위에서 아래로 내려줍니다. 반복해서 5회 왔다 갔다 해주면 투입스프링 Charge 표시기에 위 사진과 같이 Charge가 표시됩니다. 스프링이 눌려있는 모습이 Charge이고 스프링이 펴져 있는 모습이 Discharge입니다. 이것은 메이커마다 표시 방법이 조금 다르네요.

2) 이때 수동 ON 버튼을 누르게 되면 차단기가 투입되면서 ON/OFF 상태표시기에는 ON이 표시가 되고 투입스프링 Charge 표시기에는 Discharge가 표시됩니다. 여기서는 색깔로 보면 헷갈리니 1자 표시로 보시면 식별이 가능합니다. 1자 표시가 있을 때는 ON이고 O표시가 있을 때는 OFF입니다. 아래 쪽의 버튼에 있는 표시와 동일하죠.

3) OFF 버튼을 누르면 차단기가 OFF가 되면서 ON/OFF 상태표시기에 OFF가 표시됩니다. 

기중차단기 역시 ON 시에만 수동 Charge 핸들을 조작하면 되고 OFF 시에는 버튼만 누르면 됩니다. 

3. 기중차단기(ACB) 소호 원리

기중차단기 소호원리

위 그림은 기중차단기 내부의 모습입니다. 조금 복잡해 보이지만 실상은 단순합니다. 전기는 고정접점과 이동접점이 붙게 되면서 상부터미널에서 고정접점을 거쳐 이동접점을 거치고, 하부터미널로 흐르게 됩니다. 이때 OFF를 시켜서 이동접점이 왼쪽으로 떨어지면서 붉은색의 아크가 발생하게 됩니다. 이 아크는 공기의 흐름에 의해 위쪽으로 이동하게 되고 Arc Chamber에서 철판들에 의해 나눠지고 급속하게 식어 소멸하게 되어 있습니다. 

4. 기중차단기(ACB) 주접점과 아크접점

출처: Youtube Santanu Ball

기중차단기의 접점은 주접점과 아크접점으로 나누어집니다. 아래쪽이 주접점, 위쪽이 아크접점입니다. 전원이 ON 시에는 주접점과 아크접점이 붙어 있습니다. 기중차단기에 트립신호가 오면 주접점이 먼저 떨어집니다. 그리고 아크접점이 떨어지면서 아크가 발생하게 됩니다. 

왜 이렇게 만들었을까요? 아크가 발생하면 고온의 열이 나기 때문에 아크접점은 아크에 의해서 변형이나 손상이 오기 쉽습니다. 그래서 아크접점을 이용하여 주접점을 보호하는 효과가 있는 것이죠. 만약 한 개의 접점만 사용하였다면 접점이 빨리 손상되어 수명이 짧을 것입니다. ACB를 지속 사용 시 아크접점이 점점 녹아서 심한 경우 접점 전체를 교체해야 합니다. 

5. Arc Chamber 내부 모습

Arc Chamber를 보기 위해서 왼쪽처럼 철판과 철망을 분해하면 가장 오른쪽의 철판들이 나란히 있는 것이 보입니다. 

기중차단기는 공기가 통하기 때문에 외부의 이물질이 들어갈 수 있습니다. 특히 위의 고정접점 및 이동접점, Arc Chamber들은 이물질이 늘어 붙을 수 있기 때문에 사고 발생 시에는 점검해봐야 합니다. 우리가 흔히 쓰는 스위치나 릴레이 등도 사용 빈도가 높은 것들은 접촉부에 검게 이물이 끼는 것을 쉽게 볼 수 있습니다. 기중차단기도 마찬가지입니다. 

6. ACB 시퀀스 이해 (GIMAC)

필자가 근무하는 곳의 ACB 시퀀스가 어떻게 되어 있는지 살펴보았습니다. 일단 ACB에는 계전기가 있어 사고를 감지할 수 있게 되있습니다. 그래서 위 그림의 전체적인 Trip 윤곽은 ACB에서 GIMAC으로 사고 신호를 보내면 GIMAC이 86X 릴레이를 동작시키고 86X 릴레이가 동작되면 ACB는 Trip이 됩니다. 

여기서 붉은색 박스 안에 ACB LTD와 ACB G/E가 있습니다. ACB LTD는 장한시 접점으로 설정전류보다 100~120%의 전류가 일정시간 지속되었을 때 동작합니다. ACB G/E는 지락 및 누설 접점입니다. 이 접점이 작동하면 전류가 GIMAC으로 들어오게 됩니다. GIMAC에서는 DO_01a 접점이나 DO_02a 접점이 작동하여 86X릴레이를 여자시키게 됩니다. 86X a접점이 붙게 되면 ACB가 Trip이 되게 되어 있습니다. 

즉 필자가 근무하는 곳에서 ACB는 과전류가 발생하거나 지락이 발생하면 Trip이 되게 되어 있습니다. 전기라는 것이 어디든 비슷하기 때문에 참고로 삼으시면 좋을 것 같아 시퀀스 내용을 올렸습니다. 

오늘은 기중차단기 ACB에 대해서 포스팅하였습니다. 오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.