Name: protective devices in power systems
Uploaded: 2024-11-21T14:54:31.000Z
Duration: 1 min 23 s
Channel: JoVE

회로 차단기는 전기의 흐름을 멈추기 위해 길쭉하고 냉각되는 아크를 소멸시켜 고장 전류를 차단합니다.
차단기는 작동 전압과 아크를 소멸시키는 데 사용되는 매체에 따라 분류됩니다.
고전압 차단기는 중단 후 15-50 사이클 후에 자동으로 다시 닫히고 오류가 지속되면 잠기므로 작업자 개입이 필요합니다.
저전압 응용 분야에서는 큰 고장 전류를 위해 자기 트립이 있는 몰드 케이스 회로 차단기를 사용하고 더 작고 지속적인 과부하를 위해 열 트립을 사용합니다.
E/X 단순화된 방법은 다른 요인을 무시하고 사전 오류 전압 및 시스템 리액턴스를 사용하여 최대 대칭 단락 전류를 계산하여 차단기 선택을 돕습니다.
발전기의 경우, 2사이클 차단기는 과도 이하의 리액턴스를 사용하여 계산된 과도 이하의 고장 전류를 기반으로 선택됩니다. 동기 모터의 경우, 차단기 속도에 따라 sub-transient 또는 transient 리액턴스가 적용됩니다.
모래로 채워진 튜브에 가용성 링크가 있는 과전류 장치인 퓨즈는 정상 작동 시 도체 역할을 합니다. 과부하 전류는 링크 온도를 상승시켜 녹아 아크를 형성합니다.

회로 차단기 및 퓨즈 선택

Circuit Breaker and Fuse Selection

회로 차단기는 고장 전류를 차단하고 때로는 자동으로 재폐쇄하도록 설계된 장치입니다. 고장 전류가 감지되면 차단기는 전기 접점을 분리하여 아크를 생성합니다. 이 아크는 차단기의 설계에 따라 신장, 냉각 또는 분할과 같은 방법으로 소멸됩니다. 차단기는 작동하는 전압과 아크 소멸에 사용되는 매체(예: 공기, 오일, SF6 가스 또는 진공)에 따라 분류됩니다.

고전압 시스템에서 회로 차단기는 일반적으로 자동 재폐쇄 메커니즘을 갖추고 있습니다. 이러한 차단기는 중단 후 15~50사이클 이내에 재폐쇄됩니다. 오류가 지속되면 잠기므로 운영자가 수동으로 개입해야 합니다. 저전압 시스템에서는 이중 트립 몰드 케이스 차단기가 일반적입니다. 이러한 차단기는 큰 오류를 처리하기 위해 자기 순간 트립을 사용하고 작은 오류를 처리하기 위해 열 트립을 사용합니다.

E/X 방법은 최대 대칭 단락 전류를 계산하여 차단기 선택을 간소화합니다. 이 접근 방식은 다른 요소를 무시하고 고장 전 전압과 시스템 리액턴스 특성을 사용합니다. 발전기의 경우 2사이클 차단기를 사용하여 과도전류 미만 고장 전류를 계산하고 과도전류 미만 기계 리액턴스에 의존합니다. 동기 모터의 경우 과도전류 미만 또는 과도전류 리액턴스는 차단기의 작동 속도에 따라 고려됩니다.

퓨즈는 모래로 채워진 튜브 내에 퓨즈블 링크를 포함하는 과전류 보호 장치 역할을 합니다. 정상적인 조건에서 퓨즈블 링크는 전기를 전도합니다. 과부하 전류가 발생하면 링크의 온도가 상승하여 녹아 아크를 형성합니다. 퓨즈는 전류 정격, 전압 정격, 차단 정격 및 시간 지연 특성의 네 가지 핵심 요인을 기반으로 지정됩니다. 퓨즈는 녹으면 수동으로 교체해야 합니다.

회로 차단기와 퓨즈는 모두 고장 전류와 과전류 조건으로부터 전기 시스템을 보호하는 데 중요한 역할을 합니다. 회로 차단기는 자동으로 재폐쇄하고 다양한 유형의 고장을 처리할 수 있는 기능을 갖추고 있어 고전압 및 저전압 애플리케이션에 필수적입니다. 퓨즈는 더 간단하고 수동 교체가 필요하지만 과전류를 차단하여 안정적인 보호 기능을 제공합니다. 전기 시스템의 특정 요구 사항과 특성을 이해하는 것은 안전과 운영 연속성을 보장하기 위해 적절한 보호 장치를 선택하는 데 중요합니다.

회로 차단기는 전기의 흐름을 멈추기 위해 길쭉하고 냉각되는 아크를 소멸시켜 고장 전류를 차단합니다.
차단기는 ...

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Symmetrical and Unsymmetrical Faults

대칭 및 비대칭 고장

KEY TERMS AND CONCEPTS

주요 용어 및 개념

protective devices in power systems

Circuit breakers and fuses protect electrical systems from fault current and overcurrent. They help stop damage when current rises above safe limits. Both devices are chosen based on the needs of the electrical system.

A circuit breaker interrupts fault current by separating its contacts. This creates an arc, which must be extinguished by elongation, cooling, or splitting, depending on the breaker design. Breakers are grouped by operating voltage and by the arc-extinguishing medium, such as air, oil, SF6 gas, or vacuum.

High-voltage circuit breakers often include automatic reclosing. They can reclose within 15 to 50 cycles after an interruption. If the fault remains, the breaker locks out and an operator must reset it manually. In low-voltage systems, dual-trip molded case breakers are common. These use magnetic instantaneous trips for large faults and thermal trips for smaller faults.

The E/X method is used to simplify breaker selection. It finds the maximum symmetrical short-circuit current from the prefault voltage and the system reactance. It ignores other factors. For generators, two-cycle breakers are used to calculate subtransient fault current from subtransient machine reactances. For synchronous motors, subtransient or transient reactances are used, depending on breaker operating speed.

Fuses are overcurrent devices with a fusible link inside a sand-filled tube. Under normal conditions, the fusible link carries current. During an overload, its temperature rises, the link melts, and an arc forms. Fuses are selected by current rating, voltage rating, interrupting rating, and time-delay characteristics. After they melt, they must be replaced by hand. Circuit breakers and fuses both provide important protection against fault conditions, but they do so in different ways.

Protective Devices in Power Systems

series r&#8212;l circuit transients

Fault Current in a Series R-L Circuit

A series resistor-inductor, or R-L, circuit can model a three-phase short circuit when the switch closes at the start of the time period. In this fault condition, all three phases of an unloaded synchronous machine are short-circuited. With no fault impedance and no initial current, the starting voltage depends on the source voltage phase angle. Kirchhoff's Voltage Law, or KVL, is used to analyze the circuit and find the total asymmetrical fault current. This current has two parts. The AC...

three-phase short circuit&#8212;unloaded synchronous machine

three-phase-short-circuitunloaded-synchronous-machine

Synchronous Machine Fault Current Decay

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power system three-phase short circuits

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Three-Phase Fault Current Analysis

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circuit breaker and fuse selection

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key terms and concepts

Learn how circuit breakers and fuses protect power systems from faults and overloads, including trip types, arc extinction, reclosing, and fuse ratings.

Protective Devices in Power Systems | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

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Protective Devices in Power Systems

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