차단기의 중요 역할의 하나가 차단 기능입니다. 전류 차단은 차단시 접점간에 발생한 아크를 안전하고 확실하게 소호하여 전류의 흐름을 막는 것으로, 차단기의 소형화 및 회복 전압의 증가 요구를 고려하면, 가능한 한 작은 용적으로 단락 전류의 아크 에너지를 소비하여 전류 영점에서 접점간의 절연을 회복시킬 필요가 있습니다.
이에 대해, 저압 차단기는 차단시 발생하는 아크 전압을 증가시켜 단락 전류를 줄이는 한류 현상을 이용하여 쉽게 전류를 차단함으로써 전류 차단부의 공간을 축소하고 있습니다.
당사는 그림 4에 나타내는 고유의 차단 기술을 개발ㆍ발전시켜 타사에 비해 소형이면서도 대용량의 차단기를 제품화하였습니다.
여기에서는 당사 고유의 한류 기술 및 전류 영점에서의 접점간 절연 회복 성능을 향상시키는 고전압 차단 기술에 대해 설명합니다.

그림 4. 당사 차단 기술 변천

VJC(Vapor Jet Control)는 접점 주변을 두꺼운 절연물로 덮어 아크를 제어하는 기술입니다.
그림 5와 같이 절연물을 이용하여 아크 스폿의 확대를 제한하여 전극의 고온 증기ㆍ제트 방사 방향을 제한합니다.
이러한 결과, 필연적으로 전극간 아크의 단면적은 줄어들고 절연물이 내는 증기가 아크 경계부의 온도를 냉각시키는 효과와 함께 아크의 단면적을 축소해갑니다. 또한, 아크의 온도 분포를 결정하는데 중요한 것은 복사와 압력 차이에 따른 팽창 냉각입니다.
따라서 VJC 아크는 절연물에 의해 아크 공간의 압력을 상승시키고, 절연물 증기의 냉각 효과 양쪽에 의해 팽창 냉각과 복사 손실을 촉진시킴으로써, 아크의 에너지 손실을 증가시켜 아크 전압 상승이 가능하게 됩니다.
이 기술은 1985년 출시된 "Super SCRUM 시리즈"에 처음으로 탑재한 이래 다양한 분야에 응용하였으며, 2010년 출시된 WS-V 시리즈에도 적용하고 있습니다.

그림 5. VJC의 유무에 따른 아크의 차이

더욱 더 대용량화하고 있는 수배전 방식을 배경으로 단락 용량을 증대시키는 것이 과제인 시기에 차단 용량 200kA의 성능을 가진 초한류 차단기를 제품화하였습니다. 이 차단기는 그림 6과 같이 초한류 유닛을 차단기 본체에 접속시키는 혁신적인 발상의 제품이었습니다. 초한류 유닛은 FORK형 2점 차단 구조로 되어 있으며, 단락 전류의 전자력을 이용하여 가동자를 고속으로 개극하여 순간적으로 높은 아크 전압을 발생시킵니다.
이 유닛은 차단기 본체와 함께 3점 차단 아크로 구성되어 있습니다. 또한, VJC 기술을 함께 적용하여, 추정 단락 전류를 1/10까지 제한할 수 있게 하였습니다.

그림 6. 초한류 차단기 단면