차단기 설계 및 선정 방법(KEC 적용)

 

1. 도체와 과부하 보호장치 사이의 협조

- KEC에서 보호장치 규약동작전류(I2)와 케이블의 과부하 내열특성(Iz x 1.45)을 고려한 협조관계 조건을 만족해야 함

- 케이블에 1시간 기준 1.45배의전류가 흐를 경우, 케이블을 보호하기 위해 차단기가 동작하는 것을 원칙으로 함

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2. 도체와 과부하 보호장치 사이의 협조 예

차단기에 1.3배의 전류가 60분 흘렀을 경우의 차단 특성과 과부하 보호관계를 나타낸다.

차단기(MCCB)의 정격전류가 50A일 때 → 규약동작전류(I2)는 65A (50A x 1.3)의 전류가 60분 동안 흐른다.

이 때 케이블은 10sp x 3C의 경우, 허용전류는 54A이고 과부하 보호점은 78A (54A x 1.45)가 되서 I2 (65A) < 1.45 x (78A)의 조건을 만족한다.

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3. 과전류 트립 동작시간 및 특성(주택용 배선차단기)

- 적용범위 : 380V 이하, 정격전류 125A 이하

1) 주택용 차단기의 한시 트립에 의한 분류

 

정격전류의 구분	시간	정격전류의 배수 (모든 극에 통전)
		부 동작전류	동작전류
63A 이하	60분	1.13	1.45
63A 초과	60분(120분)	1.13	1.52(1.45)

[비고 1] 주택용 배선차단기 63A 초과인 경우에는 1.45배의 시험전류로 2시간 이내 동작을 1시간 이내로 환산하면, 동작전류는 약 5%의 증가된 전류로 추정된다(제조사의 기술사양서 참조).

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2) 주택용 차단기의 순시 트립에 의한 분류

- B 유형 : 3In 초과 ~ 5In 이하

- C 유형 : 5In 초과 ~ 10In 이하

- D 유형 : 10In 초과 ~ 20In 이하

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4. 과전류 트립 동작시간 및 특성(산업용 배선차단기)

- 적용범위 : 1,000V 이하, 정격전류 2,000A 이하

1) 산업용 차단기의 한시 트립에 의한 분류

정격전류의 구분	시간	정격전류의 배수 (모든 극에 통전)
		부 동작전류	동작전류
63A 이하	60분	1.05	1.3
63A 초과	60분(120분)	1.05	1.37(1.3)

[비고 2] 산업용 배선차딘기 63A 초과인 경우에는 1.3배의 시험전류로 2시간 이내 동작을 1시간 이내로 환산하면, 동작전류는 약 5%의 증가된 전류로 추정된다(제조사의 기술사양서 참조)

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2) 산업용 차단기의 순시 트립에 의한 분류 : 차단기 정격전류의 10배

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5. 주택용 차단기와 산업용 차단기 비교

1) 주택용 : 380V 이하, 정격전류 125A 이하

2) 산업용 : 1,000V 이하, 정격전류 2,000A 이하

- 주택용 D-20은 정격전류가 20A 인 Type "D"를 명칭함

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차단기 선정 순서

Step 1	회로의 설계전류를 고려한 차단기 선정
Spet 2	케이블의 열적강도를 고려한 차단기 선정
Spet 3	전동기 기동전류를 고려한 차단기 선정
Spet 4	전동기 기동돌입전류를 고려한 차단기 선정
Spet 5	단락전류를 고려한 도체의 단시간 허용온도에 도달하는 시간을 고려한 차단기 선정
Spet 6	Step 1 ~ 5의 용량 중 가장 큰 차단기 용량 선정

Step 1. 회로의 설계전류를 고려한 차단기 선정

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(공사방법 : B2 기준)

- 정격전류(In)는 회로의 설계전류(IB)보다 크고, 도체의 허용전류(Iz)보다 작아야 하므로 위 그림과 같이 50A로 선정

- IB(44A) ≤ In(50A) ≤ Iz(54A, 10㎟ x 3C)

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Step 2. 케이블의 열적강도를 고려한 차단기 선정

: I2 ≤ 1.45 x Iz 을 적용한 과전류 차단기의 정격전류 선정

 

- I2 = In x 130% = 50A x 1.3 = 65A

: 차단전류의 최대 한계값인 1.45 x Iz 의 계산 값은 아래와 같음

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- Iz 의 값이 규약동작전류(I2)보다 크게 되어 I2 ≤ 1.45 x Iz 에 적합함

- I2 (65A) ≤ 1.45 x Iz (1.45 x 54A = 78A)

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Step 3. 전동기의 최대 기동전류를 고려한 차단기 선정

① 전동기 기동 시 6~8배의 기동전류 발생

② 동작 가산시간은 5초이내(기동시간 50%이내)

③ 규약동작 배율계산

- 보호장치의 최소동작 시간(tb)은 기동시간인 4초에 여유율을 고려하여 6초로 선정한 경우, 보호장치의 규약동작 배율(δ)은 5.8배로 결정

따라서, 전동기 기동전류에 의해 차단기가 Trip 되지 않도록 기존 50A 에서 63A로 재 선정

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[ 차단기 선정에 따른 도체의 굵기 산정 (조정) ]

전동기 기동전류를 고려한 과전류차단기의 정격전류가 50A에서 63A로 조정됨에 따라 IB ≤ In ≤ IZ 에 적합하도록 도체의 허용전류가 63A 이상이 되는 전선의 굵기인 F-CV Cable 16㎟ x 3C(허용전류 72A)로 조정한다. IB(44A) ≤ In(63A) ≤ IZ(72A, 16㎟ x 3C)

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Step 4. 전동기 기동 돌입전류를 고려한 차단기 선정

전동기의 최대 기동전류를 고려한 차단기 선정 에서 과전류차단기의 정격전류가 50A에서 63A로 조정되었으며,

기동 돌입전류를 고려한 차단기 선정은 47.5A 이상의 차단기를 선정하면 되므로 63A 선정

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Step 5. 단락전류에 의한 도체의 단시간 허용온도에 도달하는 시간을 고려한 차단기 정격선정

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차단기 설계 및 선정 방법(KEC 적용)