자동 절환 스위치
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1. 개요
자동 절환 스위치(ATS)는 주 전원 공급 장치의 전압을 감시하다가 정전 시 비상 발전기를 작동시키고, 발전기가 전력을 공급할 준비가 되면 주 전원 연결을 차단하고 발전기를 주 배전반에 연결한다. 전력 공급이 복구되면 부하를 주 전원으로 다시 전환하고 발전기를 정지시킨다. ATS는 개방형 절환, 폐쇄형 절환, 소프트 로딩, 정적 절환 스위치(STS) 등 다양한 종류가 있으며, 가정용으로도 사용된다. 개방형 절환은 전력 중단을 동반하며, 폐쇄형 절환과 소프트 로딩은 무정전 전력 공급을 가능하게 한다. 정적 절환 스위치는 전력 반도체를 사용하여 빠르게 전환하며, 가정용 ATS는 일부 회로나 전체 가정에 전력을 공급하기 위해 사용된다.
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| 자동 절환 스위치 | |
|---|---|
| 자동 절환 스위치 | |
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| 개요 | |
| 종류 | 정지형 회전형 |
| 작동 방식 | 전기의 정상 전원 공급이 중단되었을 때 비상 전원으로 자동 전환하는 장치 |
| 상세 정보 | |
| 약자 | ATS (Automatic Transfer Switch) |
| 용도 | 발전기 UPS |
2. 절환 스위치의 작동 원리
자동 절환 스위치(ATS)는 주 전원의 전압을 지속적으로 감시한다. 정전이 발생하면 ATS는 비상 발전기를 작동시키라는 신호를 보낸다. ATS가 발전기가 전력을 공급할 준비가 되었다는 것을 감지하면, ATS는 주 전원 연결을 끊고 발전기를 주 배전반에 연결한다. 발전기는 전력 회사 선로에는 연결되지 않은 상태에서 전기 부하에 전력을 공급한다. 이는 발전기를 과부하로부터 보호하고, 유틸리티 작업자의 안전을 보장하기 위함이다.
전력 공급이 일정 시간 동안 복구되면, ATS는 다시 부하를 주 전원으로 전환하고, 발전기를 정지시킨다.
일부 ATS는 난방 및 냉방 장비와 같은 선택적 회로의 부하 경감 또는 우선 순위 지정을 허용한다. 더 복잡한 비상 스위치 기어는 소프트 로딩을 허용하여 부하를 유틸리티에서 동기화된 발전기로 원활하게 전환하고 다시 전환할 수 있으며, 이는 유틸리티의 피크 부하 수요를 줄이는 데 유용하다.
3. 절환 스위치의 종류
3. 1. 개방형 절환 (Open Transition)
개방형 절환 스위치는 '단선 후 접속(break-before-make)' 방식으로 작동하는 절환 스위치이다. 한 전원을 차단한 후 다른 전원에 연결하기 때문에 역송전을 방지할 수 있다.[1] 전원 절환 과정에서 순간적인 전력 중단이 발생한다.[1]
개방형 절환 자동 절환 스위치(ATS)가 이러한 예시 중 하나이다.[1] 수동 3위치 스위치(유틸리티 전원 - 꺼짐 - 발전기)도 개방형 절환 스위치의 예시인데, 사용자가 다음 연결을 하기 전에 반드시 "꺼짐" 위치를 거쳐야 한다.[1]
3. 2. 폐쇄형 절환 (Closed Transition)
폐쇄형 절환 스위치(CTTS)는 '접속 후 단선(make-before-break)' 방식으로 작동하는 스위치이다.[2] 두 전원이 모두 허용 가능하고 동기화되면, 스위치는 두 전원을 잠시 동안 동시에 연결한 후 이전 전원을 차단한다.[2] 이때, 동기화를 결정하는 일반적인 매개변수는 전압 차이 5% 미만, 주파수 차이 0.2Hz 미만, 전원 간 최대 위상각 5도이다.[2] 이러한 조건 덕분에 전원 전환 시 무정전 전력 공급이 가능하다.[2] 단, 역전류 방지 기능이 필요하며, 전원 중 하나를 공급하는 발전기를 구동하는 엔진은 등시성 조속기에 의해 제어되어야 한다.[2]
폐쇄형 절환은 데이터 센터, 병원 등 순간적인 전력 중단도 허용되지 않는 중요 시설에 적합하며, 월별 테스트를 덜 불쾌하게 만든다.[2] 폐쇄형 절환을 사용하면 현장 엔진 발전기 세트가 순간적으로 유틸리티 전원과 병렬로 연결되는데, 이는 지역 유틸리티 회사의 승인이 필요하다.[2]
폐쇄형 절환은 UPS를 대체하지 않는다.[2] CTTS는 자체적으로 부하가 한 활성 전원에서 다른 활성 전원으로 전환될 때 순간적인 전력 손실이 없도록 보장할 뿐이다.[2]
3. 3. 소프트 로딩 (Soft Loading)
소프트 로딩 자동 절환 스위치(SLTS)는 폐쇄형 절환 방식(CTTS)을 활용한다.[3][4][5] 현장 발전기를 유틸리티 전원과 병렬로 동기화하여 작동시킴으로써, 전압 또는 주파수 과도 현상을 최소화하면서 두 전원 간에 부하를 전환하는 데 사용된다.[3][4][5]
3. 4. 정적 절환 스위치 (Static Transfer Switch, STS)
정적 절환 스위치(Static Transfer Switch, STS)는 사이리스터(SCR)와 같은 전력 반도체를 사용하여 두 개의 전원 간에 부하를 전송한다.[6] 기계적인 움직이는 부품이 없기 때문에 전력 주파수의 1/4 사이클 내에 빠르게 전환이 가능하다.[6] 정적 절환 스위치는 안정적이고 독립적인 전원을 사용할 수 있으며, 주 전원 공급 장치의 몇 사이클의 정전 시간 또는 서지나 전압 강하로부터 부하를 보호해야 하는 경우에 사용될 수 있다.[6] [7]
4. 가정용 절환 스위치
가정에서는 대기 발전기와 함께 일부 회로나 전체 가정에 전력을 공급하기 위해 자동 절환 스위치를 사용할 수 있다. 수동 및 자동 절환 방식 모두 다양한 모델로 제공된다. 소형 절환 스위치 시스템은 외부 작동 연결 장치가 있는 배선 차단기를 스위칭 메커니즘으로 사용하는 경우가 많다. 이 연결 장치는 두 개의 배선 차단기를 동시에 작동시켜 하나를 닫는 동시에 다른 하나를 열도록 한다. 절환 스위치 제조업체는 스위치 크기 선택 및 권장 설치 절차를 제공하는 설치 가이드를 제공한다.
참조
[1]
웹사이트
Safely Installing Your Standby Electric Generator
http://www.flatheade[...]
Flathead Electric Cooperative, Inc.
2006-12
[2]
웹사이트
Generac Power Systems Inc.
http://www.generac.c[...]
Generac Power Systems Inc.
2006-12
[3]
간행물
Finding Surplus Electric Power in Traditional sources
http://www.electrici[...]
Electricity Today
2014-04
[4]
문서
ASCO Series 7000 Soft Load Power Transfer Switches (product literature)
http://esludger.com.[...]
2017-05
[5]
문서
Magnum Closed Transition Soft Load Transfer Switches (product literature)
http://www.eaton.com[...]
Eaton / Cuttler-Hammer
2014-04
[6]
서적
Electrical Power Systems Quality Second Edition
Mc Graw Hill
2002
[7]
웹사이트
Static Transfer Switch (eSTS) {{!}} LayerZero Power Systems Transfer Switch
https://www.layerzer[...]
2016-10-18
[8]
웹사이트
Socomec Transfer switches from 25 to 6300 A
http://www.socomec.c[...]
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