중압 배전반 대신 저전압 배전반을 사용하면 어떻게 되나요?

전력 시스템에서는,저전압(LV) 개폐기그리고중전압(MV) 개폐장치완전히 다른 전압 범위, 애플리케이션 및 안전 표준에 맞게 설계되었습니다. LV 스위치기어는 일반적으로 최대 1,000V AC의 전압에서 작동하는 반면 MV 스위치기어는 3kV ~ 36kV(또는 일부 표준에서는 최대 38kV) 범위를 포괄합니다. MV 스위치기어 대신에 LV 스위치기어를 사용하는 것은 단순한 사양 오류가 아니라 전기 공학 원칙을 위험한 위반입니다. 다음은 그러한 시나리오에서 어떤 일이 발생하는지에 대한 자세한 분석입니다.

1. 즉각적인 절연파괴(절연파괴)

가장 즉각적이고 치명적인 결과는 절연 파괴입니다. LV 스위치기어는 최대 1,000V에만 적합한 간극(에어 갭) 및 연면 거리를 갖도록 설계되었습니다. 중간 전압(예: 11kV 또는 33kV)에 노출되면 부스바, 터미널 및 인클로저 사이의 공기가 이온화되어 플래시 오버됩니다. 그 결과 격렬한 내부 아크 플래시가 발생하여 스위치기어가 폭발할 가능성이 있습니다.

2. 아크 플래시 및 화재 위험

중전압 결함은 저전압 결함보다 훨씬 더 높은 에너지를 방출합니다. LV 스위치기어에는 MV 스위치기어(예: SF6 가스 또는 진공 차단기)에서 볼 수 있는 아크 급냉 챔버, 아크 슈트 및 압력 완화 메커니즘이 없습니다. MV 레벨의 LV 배전반에서 아크가 발생하면 아크 온도가 10,000°C를 초과하여 구리와 강철이 기화될 수 있습니다. 압력파는 인클로저의 문을 날려버리고 인근 인원에게 부상을 입힐 수 있습니다. 용융된 금속과 이온화된 가스는 주변 물질을 발화시킬 수 있습니다. 그 결과는 위험도가 높은 화재 및 폭발로 이어지며, 종종 운영자에게 치명적인 결과를 초래합니다.

3. 차단기 완전파괴

LV 회로 차단기(예: 성형 케이스 또는 공기 회로 차단기)는 저전압 오류에 대한 정격 차단 용량(Icu)을 갖지만 중전압 오류 전류를 차단하도록 설계되지 않았습니다. MV 결함이 발생하면 접촉 압력 및 아크 차단 능력이 부족하여 차단기 접점이 서로 용착될 수 있습니다. 자연 전류 영점 교차 시 아크가 꺼지지 않아 지속적인 아크가 발생할 수 있습니다. 내부 아크 압력으로 인해 차단기 하우징이 파손될 수 있습니다. 결과적으로 회로 차단기가 오류를 제거하지 못하고 업스트림 MV 보호 장치(예: 변전소의 급전선 차단기)가 작동해야 하지만 그때쯤이면 LV 개폐 장치가 이미 파손된 상태입니다.

4. 전기 안전 상실 및 인명 위험

고압 개폐 장치에는 절연 후 케이블을 안전하게 접지하기 위한 접지 스위치, 고정 접점 위의 전압 존재 표시기 및 셔터, 충전 부품(예: Castell 또는 솔레노이드 인터록)에 대한 접근을 방지하는 인터록, 아크 플래시 완화 시스템을 갖춘 원격 랙킹 등 LV 개폐 장치에는 없는 필수 안전 기능이 통합되어 있습니다. 이러한 기능이 없으면 LV 패널 내부의 MV 회로를 유지 관리하거나 분리하려는 운영자는 보행 및 접촉 전위, 용량성 전하 및 비차단 아크 플래시로 인한 즉각적인 위험에 직면하게 됩니다. 그 결과 전기 기술자가 심각한 부상을 입거나 사망할 수 있습니다.

5. 과열 및 열 폭주

MV 스위치기어는 더 높은 연속 전류와 단시간 내전류(예: 1~3초 동안 25kA)를 처리하도록 설계되었습니다. LV 버스바 및 연결부는 더 작고 열 질량이 더 낮습니다. MV 조건에서는 정상 부하 전류라도 작은 부스바 때문에 과도한 발열이 발생할 수 있습니다. 결함이 발생하는 동안 I²t 에너지는 구리 부스바와 절연체를 거의 즉시 녹입니다. 이로 인해 절연체가 녹고, 상간 단락 및 계단식 오류가 발생합니다.

6. 신뢰할 수 없는 보호 조정

LV 보호 계전기(종종 차단기에 통합됨)는 단순한 트립 곡선과 제한된 통신을 갖습니다. MV 시스템에는 차동 보호, 방향성 과전류, 거리 보호(임피던스), 차단기 고장 보호 등의 기능을 갖춘 정교한 보호 계전기가 필요합니다. MV 소스에 연결된 LV 스위치기어는 경미한 과부하와 중대한 결함을 구별할 방법이 없습니다. 결과적으로 귀찮은 트립이 발생하거나 더 나쁜 경우 전혀 트립이 발생하지 않습니다. 궁극적으로 전체 상류 변전소 차단기가 작동하여 광범위한 정전이 발생할 수 있습니다.

7. 전기 규정 및 표준 위반

MV 회로에서 LV 개폐 장치를 사용하면 IEC 61439(LV 어셈블리) 대 IEC 62271-200(MV 금속 폐쇄 개폐 장치), NEC(NFPA 70) 조항 240 및 490, MV 개폐 장치에 대한 IEEE C37.20.2를 포함하여 거의 모든 주요 전기 규정을 위반합니다. 이로 인해 사고 발생 시 법적 책임, 보험 무효화 및 형사 과실 혐의가 발생할 수 있습니다.

8. 하류 장비의 손상

LV 개폐 장치가 짧은 시간 동안 생존하더라도(극히 가능성이 낮음) 전압 변환이 잘못될 수 있습니다. MV 시스템은 종종 강압 변압기를 공급합니다. MV/LV 변압기의 상류에 LV 스위치기어를 배치하는 것은 변압기의 1차 측에 도달하기 전에 LV 스위치기어의 절연이 실패하고 변압기의 돌입 전류가 LV 차단기를 트립하거나 파괴하기 때문에 물리적으로 불가능합니다. 그 결과 모든 다운스트림 부하가 손실되고 변압기가 손상될 수 있습니다.

결론 - 절대 해서는 안되는 이유

요약하면, 저전압 개폐 장치는 최대 1kV의 전압 정격을 갖고 있는 반면, 중전압 개폐 장치는 3kV ~ 36kV용으로 설계되었습니다. LV 스위치기어는 제한된 아크 차단 기능을 갖춘 공기 담금질에 의존하는 반면, MV 스위치기어는 안정적인 아크 소멸을 위해 진공 또는 SF6를 사용합니다. LV 차단기의 차단 용량은 MV 사고 전류에 비해 부족하여 용접 접점 및 폭발로 이어집니다. 저압배전반은 안전기능을 기본으로 하며, 고압배전반은 접지개폐기, 셔터, 인터록 등을 내장하여 치명적인 감전을 방지합니다. 마지막으로, LV 스위치기어는 IEC 61439를 준수하는 반면, MV 스위치기어는 LV 장비가 충족할 수 없는 표준인 IEC 62271-200을 충족해야 합니다.

최종 답변:중전압 스위치기어 대신 저전압 스위치기어를 사용하면 즉각적인 절연 실패, 격렬한 아크 플래시 폭발, 장비 파괴, 치명적인 인명 피해 위험 및 전기 안전 규정의 완전한 위반을 초래할 수 있습니다. 어떠한 경우에도 절대 허용되지 않습니다. 중전압 개폐 장치가 필요한 경우 유일한 올바른 솔루션은 해당 전압 등급에 대해 설계, 테스트 및 인증된 적절한 정격의 MV 개폐 장치를 사용하는 것입니다.