전기산업기사 필기, 차단기의 종류 및 소호 매질에 따른 특성

전기산업기사 필기, 차단기의 종류 및 소호 매질에 따른 특성

차단기의 종류 및 소호 매질에 따른 특성 (전기산업기사 기준 정리)

전력 계통에서 차단기(Breaker) 는 단락, 과부하 등 이상 전류가 발생했을 때

전류를 신속히 차단하여 기기와 선로를 보호하는 장치입니다.

차단기의 주요 분류는 소호(消弧, Arc Extinction) 매질에 따라 나뉘며, 각각의 특성과 장단점이 다릅니다.

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1. 차단기의 주요 분류 (소호 매질 기준)

유입 차단기(Oil Circuit Breaker, OCB)	절연유(변압기유)	- 절연유 속에서 아크 소호 - 열로 인해 기름이 분해되며 소호 작용 - 대용량 차단 가능 (초고압 적용)
공기 차단기(Air Circuit Breaker, ACB)	공기	- 공기 중에서 아크를 길게 늘려서 소호 - 저압용 (660V 이하)
가스 차단기(SF₆ Circuit Breaker, GCB)	SF₆ (육불화황) 가스	- 아크 발생 시 가스가 흡열·소화 작용 - 절연성 우수, 내구성 좋음 - 초고압 (특고압)에서 사용
진공 차단기(Vacuum Circuit Breaker, VCB)	진공(공기 없음)	- 전극 사이 진공 상태에서 소호 - 차단 성능 우수, 내구성 좋음 - 중전압(고압 배전선) 사용
수소 차단기(H₂ Circuit Breaker)	수소(H₂)	- 수소의 높은 열전도성 이용하여 아크 소호 - 대전류 차단 가능 - 발전소 및 대규모 송전선 적용

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2. 차단기의 상세 특성 및 비교

(1) 유입 차단기 (Oil Circuit Breaker, OCB)

🔹 개요:
절연유 속에서 아크가 발생하면, 유입 차단기는 절연유를 분해하여

생성되는 수소(H₂) 기체의 냉각 및 소화 작용을 이용해 아크를 차단함.

🔹 특징:
✅ 차단 용량이 크고, 대용량 송전선로에 적합
✅ 비교적 경제적이며, 신뢰성이 높음

❌ 절연유를 사용하므로 발화 위험 존재
❌ 유지보수가 필요하고, 설치 공간이 큼

🔹 주요 사용처:

• 변전소 및 발전소의 대용량 송전 계통

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(2) 공기 차단기 (Air Circuit Breaker, ACB)

🔹 개요:
공기 중에서 전극 간의 아크를 늘려서 길게 만들어 소호하는 방식

🔹 특징:
✅ 단순한 구조, 유지보수 용이
✅ 절연유를 사용하지 않아 화재 위험 없음

❌ 차단 성능이 낮아 저압(660V 이하)에서만 사용
❌ 차단 후 재점호(재점화) 가능성이 높음

 

🔹 주요 사용처:

• 저압 배전반, 수배전반

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(3) 가스 차단기 (SF₆ Circuit Breaker, GCB)

🔹 개요:
아크 발생 시 SF₆ (육불화황) 가스의 흡열·소화 작용을 이용하여 전류를 차단

🔹 특징:
✅ 절연성이 우수하여 고전압에서도 안정적
✅ 차단 성능이 뛰어나며 내구성이 강함
✅ 유지보수가 적고, 신뢰성이 높음

❌ SF₆ 가스는 온실가스로 환경 문제 발생
❌ 설비 비용이 높고, 가스 누출 시 유지보수 필요

 

🔹 주요 사용처:

• 초고압(특고압) 송전선로, 변전소

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(4) 진공 차단기 (Vacuum Circuit Breaker, VCB)

🔹 개요:
전극이 있는 진공 속에서 아크 발생 시 전자 방출이 억제되어 빠르게 소호됨

🔹 특징:
✅ 차단 성능 우수 (고속 차단 가능)
✅ 내구성이 뛰어나며 수명이 김
✅ 유지보수가 거의 필요 없음

❌ 차단 용량이 크지 않아 고압(22.9kV급 이하)에서만 사용
❌ 초기 설치 비용이 다소 높음

 

🔹 주요 사용처:

• 고압 배전선로 (변전소, 공장, 산업시설 등)

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(5) 수소 차단기 (H₂ Circuit Breaker)

🔹 개요:
수소의 높은 열전도성을 이용하여 아크를 냉각 및 소호

🔹 특징:
✅ 대전류 차단 가능 (고용량)
✅ 발전소 및 대규모 송전 계통에서 사용
❌ 설비가 복잡하고, 유지보수가 필요

 

🔹 주요 사용처:

• 발전소, 대형 변전소

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3. 전기산업기사 시험 대비 핵심 요약

✅ 유입 차단기 (OCB) → 대용량 송전선로 / 절연유 사용 / 화재 위험 있음
✅ 공기 차단기 (ACB) → 저압용(660V 이하) / 화재 위험 없음 / 차단 성능 낮음
✅ 가스 차단기 (SF₆ GCB) → 특고압 송전선로 / SF₆ 가스 사용 / 절연 우수
✅ 진공 차단기 (VCB) → 고압(22.9kV 이하) / 내구성 강함 / 유지보수 용이
✅ 수소 차단기 (H₂ CB) → 발전소 및 초대형 송전선로 / 대전류 차단 가능

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4. 예상 문제 및 풀이

🔹 문제 1:
특고압(초고압) 송전선로에서 사용되며, SF₆ 가스를 소호 매질로 사용하는 차단기는?
① 공기 차단기(Air CB)
② 진공 차단기(Vacuum CB)
③ 가스 차단기(SF₆ CB)
④ 유입 차단기(Oil CB)

✅ 정답: ③ 가스 차단기(SF₆ CB)

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🔹 문제 2:
다음 중 화재 위험이 없고, 저압 배전반에서 주로 사용되는 차단기는?
① 유입 차단기(Oil CB)
② 공기 차단기(Air CB)
③ 가스 차단기(SF₆ CB)
④ 수소 차단기(H₂ CB)

✅ 정답: ② 공기 차단기(Air CB)

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🔹 문제 3:
무효 전력 보상을 위한 장치가 아닌 것은?
① 동기 조상기(Synchronous Condenser)
② 병렬 콘덴서(Shunt Capacitor)
③ 분로 리액터(Shunt Reactor)
④ 유입 차단기(Oil Circuit Breaker)

✅ 정답: ④ 유입 차단기(Oil CB)
(차단기는 보호 장치이며, 무효 전력 보상 장치는 아님)

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📌 마무리 정리

• 차단기 종류는 소호 매질에 따라 나뉨.
• 시험 문제에서는 차단기 종류와 주요 사용처를 정확히 암기하는 것이 핵심!
• 필요하면 추가 문제와 풀이를 더 만들어 줄 수 있어! 😊