[전기,전자] 차단기 용량 선정 방법

차단기 용량 선정 방법

안녕하세요. 태양광 윤대리입니다.
오늘은 차단기 용량 선정방법에 대해 알아보겠습니다.
 
 
 

목차

차단기 용량 선정방법
 1) 일반부하
 2) 전동설비
 
 
 

---

1. 일반부하

차단기 정격전류(Is) 구하기

• 단상 배선용 차단기 정격전류(Is) =    부하용량(kVA) / 공칭전압(V)                  x 여유율
• 3상  배선용 차단기 정격전류(Is) =    부하용량(kVA) / (√3  x 공칭전압(V))        x 여유율

	상	기준	kW 당 전류(I)	식
여유율 고려X	단상	1kW	4.5A	I = 1000W / 220V
	삼상	1kW	1.5A	I = 100W / ( √3 x 380V )
여유율 고려O (실제 한전 규정)	단상	1kW	메인 : 6A	I = 1000W / 220V               x  여유율
			분기 : 5A	I = 1000W / 220V               x  여유율
	삼상	1kW	2A	I = 100W / ( √3 x 380V )     x  여유율

실제 공식은 배선용 차단기 정격전류(Is) = 부하 정격전류(In) x 100/%Z 이다.
 
(1) NFC에서는 회로차단기의 정격은, 제어하는 회로보다 1.25배 클 것을 권장한다. (여유율)
 ㄱ. 여유율을 두는 이유 : 연속적으로 회로에 전류가 흐르게 될 경우, 열이 발생하므로 여유율을 설정한다.(1.2~1.5배)
 ㄴ. '정격 1.25배' 요구사항은 연속부하의 경우에 사용하며, 간헐적의 경우에는 1배로 사용 가능하다.
(2) 일반적으로 전력이 큰 회로는 전용회로로 사용한다.
 

 
아래는 케이블 설계전류(Ib) 차단기 정격전류(In), 케이블 허용전류(Iz)의 상관관계에 대한 내용입니다.

KEC 212.4-1

 
요약해서,

a. 전선의 설계전류(Ib) ≤ 차단기 정격전류(In) ≤ 전선의 허용전류(Iz)

b. 전선의 허용전류(Iz) ≤ 차단기 동작전류(I2) ≤ 전선의 허용전류(Iz) x 1.45

※ 차단기 동작전류(I2)란, 안전하게 부하를 차단시킬 수 있는 전류값을 나타냅니다.
차단기 정격전류(In)의 1.3배 또는 1.45배를 의미합니다.
 
 
 

예시와 함께 설명하겠습니다.
아래는 케이블 SQ 산정표입니다.

3상 4선식 / 기중 트레이 포설조건으로 가정하겠습니다.
일반부하의 정격전류(In)가 50A로 가정하겠습니다.
 

a식에 따라, 차단기의 정격전류(In)는 그보다 큰 54A가 되고,
케이블 허용전류는 그보다 큰 75A가 됩니다.
 

b식은 과전류 트립동작시간 및 특성을 반영한 식입니다.
차단기 동작전류(I2)의 동작전류배수는 아래 표에서 확인가능합니다.
차단기 동작전류(I2) = 차단기 정격전류(In) x (1.3~1.45배)
a식에 의거하여 선정하였더라면, b식에서도 적합하겠죠.
 
※ 아래 식에서 ' 차단기 정격전류(In)에서 곧바로 트립되지 않는다' 라는 것도 알 수 있겠네요.

산업용 배선차단기 경우, 동작전류 1.3배

주택용 배선차단기 경우, 동작전류 1.45배

* 부동작전류 : 차단기가 즉시 동작하지 않고, 일정시간을 버틴 후 트립되는 전류
* 동작전류 : 차단기가 즉시 동작하는 전류 
 

 

---

2) 전동설비용 차단기 용량선정

부하가 전동기인 경우에는 일반부하에 대한 내용을 포함하면서,
차단기 정격전류(In)을 구하는 식이 별도로 있다는 것만 생각하면 되는데요.
일반부하와 별도로 식이 존재하는 이유는, 전동기에는 기동전류라는 것이 존재하기 때문입니다.
(처음 전동기를 기동시킬 때, 일반 전류의 5~7배에 해당하는 전류 발생)
 
전동기 부하의 차단기용량을 선정하는 방법은 예시와 함께 설명하겠습니다.
전동기의 정격전류를 60A로 가정하겠습니다.
전동기의 기동돌입전류를 전동기 정격전류의 7배로 가정하고, 전동기 기동시간은 7초로 가정하겠습니다. (평균 5~10초)
 
차단기를 선정할 때, 차단기 정격전류(In) 그리고 차단기 동작시간(T) 를 고려해야 합니다.
차단기 동작시간(T)은 기동시간보다 길어야하므로 8초로 설정합니다.
차단기 동작시간은 아래 동작특성곡선으로 확인가능합니다. (제조사 별 상이)
 
 
배선용차단기 동작특성곡선은 아래와 같이 그려집니다.
(X : 전동기 정격전류의 허용배수 Y : 차단기 동작시간)

차단기 동작특성곡선

그림에서,
차단기 과전류트립 동작시간 : 8초
차단기 한시 최대 부동작 전류 : 6배
 
이것은, 차단기 정격전류(In) x 6배 에서 8초간 버틸 수 있다는 것입니다.
 
즉,  '차단기 정격전류 x  6배 이하에서는  8초동안 차단기가 트립되지 않는다' 라는 것이죠.
 

차단기 한시 최대 부동작 전류 ≥ 전동기 기동전류
차단기 정격전류(In) x 6배 ≥ 전동기 정격전류(In) x 7배
 
차단기 정격전류(In) = 50A x 7 ÷ 6 = 58.33A
차단기 정격전류(AT)가 60A인 배선용차단기를 선정하면 됩니다.
 
전동기용 배선차단기를 쉽게 선정하기 위해서 아래 식을 사용합니다.

In : 차단기의 정격전류
Im : 전동기의 정격전류
β : 전동기의 기동돌입전류 배율(6~8배)
δ : 차단기의 동작배율(6~8배)
 
동작배율은 일정시간에 대해 견딜수 있는 차단기 정격전류(In)의 배수입니다.
차단기마다 소개되어 있으니 잘 구분하여 사용하시면 됩니다.
 
 
 
 

---

3. 참고용 (KEC 이전 전기설비기술기준)

아래는 KEC 전 전기설비기술기준에 의거한 내용입니다. (참고용)
 

차단기 용량 선정방법

1)일반부하용과 2)전동부하용으로 구분된다.
 

(1) 일반부하용 배선차단기

부하의 정격전류 50A 초과, 50A 이하로 구분된다.
 
■ 50A 초과인 경우
  ① 전기설비기술기준 판단기준 제 176조 1항 (요약)
      ㉠ 전기사용기계기구 정격전류(In) x 1.3 ≤ 차단기 정격전류(Is) 
      ㉡ 하나의 차단기 회로에 여러 부하 병렬연결 금지
      ㉢ 차단기의 정격전류(Is) ≤ 전선의 허용전류(Iz))
■ 50A 이하인 경우
  ② 전기설비기술기준 판단기준 제 38조 3항
  과전류차단기로 저압전로에 사용하는 배선용차단기는 다음 각 호에 적합해야 한다.
        ㄱ. 정격전류에 1배의 전류로 자동으로 동작하지 아니할 것
        ㄴ. 정격전류의 1.25배 및 2배의 전류를 통한 경우에 아래 표에서 정항 시간 내 자동으로 동작할 것

 
 

---

 

(2) 전동부하용 배선차단기

전등부하용도 마찬가지로, 부하의 용량이 50A 초과, 50A 이하일 때로 구분 되어진다.
 
① 전기설비기술기준의 판단기준 제 176조 1항 (요약)
   ■ (전동설비에 한하여) 50A 초과의 경우
      ㉠ 전선의 허용전류(Iz) ≥ 전동기 정격전류(In) x 1.1
      ㉡ 차단기 정격전류(Is) ≥  전선의 허용전류(Iz) x 2.5
 
  ■ (전동설비에 한하여) 50A 이하의 경우
     ㉠ 전선의 허용전류(Iz) ≥ 전동기 정격전류(In) x 1.25
     ㉡ 차단기 정격전류(Is) ≥  전선의 허용전류(Iz) x 2.5
 
 

---

마지막으로 용어를 쉽게 이해하려면,
전선의 설계전류(Ib) =부하의 정격전류(In) (전동기부하 제외)
차단기의 정격전류(In) ≒ 부하의 단락전류(Is)
이렇게 저는 생각하고 넘어갑니다.
사실 차단기의 정격전류와 부하의 단락전류가 완전동일한 의미인지는 모르겠으나,
전기기사에서 부하의 단락전류를 차단기의 정격전류로 취급하여 문제를 풀었습니다.
이렇게 이해하더라도 이상은 없을 것 같습니다.
 
 

 
이상으로 블로그를 마치겠습니다.
감사합니다.