배선용차단기 용량표기에 대한 설명

2010. 1. 23. 22:27 전기/전기 기초 이론
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배선용차단기 용량표기에 대한 설명

 

1. AFAmpere Frame의 initial 입니다.

 

Frame의 사전적 의미는 뼈대, 구조, 틀이라는 의미를 가지고 있으며, Frame 용량은 일반적으로 30, 50, 60, 100, 225, 400, 600, 800, 1000, 1200등으로 생산됩니다.

 

Trip치에 관계없이 이들 각각 규격의 size는 동일합니다.( Ex : 100AF/100AT 과 100AF/75AT의 외형크기는 동일)

 

2. ATAmpere Trip의 initial로서

규격은 일반적으로 15, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 80, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300......, 등입니다

 

3. 그리고, AF값과 AT값은 1번의 예와 같이 각각 별도로 표기됩니다.

 

4. AT는 트립용량 즉 안전하게 통전 시킬 수 있는 최대용량의 전류입니다.

 

5. AF는 프레임 용량으로 단락 등의 사고 시 화재, 폭발 등이 발생하지 않고 흘릴 수(견딜 수 있는)있는 최대 용량의 전류입니다. 물론 이때 차단기로서의 기능을 수행하는 것을 전제로 함.

 

ㅇ 배선용 차단기의 정격전류 선정 시 AT 용량선정 후 AF(Frame)용량선정 방법에 대하여 설명드리면

 

1. 배선용차단기의 정격은 전기설비기술기준 제42조~제45조 에서 만족하는 차단기를 선정하여야 하는데 먼저 용어의 정의에 대하여는

 

정격전류 : 배선용차단기의 정격전류는 정격전류의 1.1배의 전류에 견디고, 정격전류의 1.6배 및 2배의 전류를 통한경우 전기설비기술기준 제42조의 표에서 정한 시간안에 용단되도록 하고 있음(예 100/30 AF/AT인 경우 30은 차단기 정격전류 값이고 1.1은 안전율로 보면 될 것임. 실제 차단기가 동작하는 전류는 차단기 정격전류의 1.1배 이상에서 동작하게 됨.)

 

차단전류 : 전기설비기술기준 제42조 제6호에 의하면 "저압전로에 시설하는 과전류 차단기는 이를 시설하는 곳을 통과하는 단락전류를 차단하는 능력을 가지는 것으로 사용토록 하고 있음. 차단전류는 차단기의 명판에 정격 차단전류라고 표기된 OO [kA]의 형태로 표기된 내용을 말합니다. (첨부그림 참조)

 

※ 정격차단전류와 AF과의 차이점에 대하여

정격차단전류 : 정격차단전류와 AF와는 별도의 개념이며 이는 고장전류에 대한 최대 단속전류(차단전류)의 허용값을 의미합니다.

 

이경우의 고장전류라 함은 3상단락(단상의 경우 선간단락),지락 등의 사고가 발생할 경우 차단기를 포함한 그 계통에 흐르는 전류를 말합니다.

 

그러나 가장 열악한 상태를 고려하여야 하므로 3상단락을 기준하여야 함. 실제 사고가 발생하지 않은 상태에서 차단기를 선정해야 하므로 고장전류계산이 필요해 지는데 이는 다소 난이도가 높으므로 저압설비에서는 간이계산이나 조견표에 의해 선정하는 것이 무난합니다. 하지만 고장전류의 조건은 매우 다양한 변수를 가지므로 최소한 간이계산을 하는 것이 유리합니다.

 

일반적으로 변압기의 용량이 1000kVA미만인 경우 그%Z은 일반적으로 3~5% 정도이므로 전원측과 2차측 전선의 %Z을 고려하지 않는 경우 3상 완전단락 전류는 500kVA의 변압기의 경우 500/0.05=10000[A] 이므로 10[kA]의 단락전류가 요구되는 것입니다.

 

실제로는 전원측의 임피던스, 계통상의 전동기나 콘덴서와 같은 에너지 축적요소, 2차측 전로의 임피던스 등등의 복잡한 함수가 필요합니다.

 

그냥 간단하게 계산결과가 예시의 경우와 같이 나왔다면 차단기는 10[kA]이상의 제품을 선정하여야 합니다.(제조사별, 제품별로 동일한 용량표기(30AF/20AT)라도 차단전류는 상이할 수 있음) 고장전류 이하의 차단용량선정시 사용상태에서는 아무런 징후를 느낄 수 없으나 만약 단락사고 등의 고장발생시 해당고장전류 이하의 단락강도를 사용하는 경우 차단기는 폭발 등의 사고를 발생하게 됩니다. (그 이유는 아래 참조)

 

AF : AF는 차단기가 정격전류에 견디는 Frame의 정격입니다. 즉 차단기를 구성하는 소재 중 도체의 부분(전선연결단자, 접점부, 트립장치, 연결도체, 전선연결단자)의 경로를 이르는 금속성 부분을 제외한 부도체 재질인 Frame부분의 정격 전류용량을 의미합니다.

 

AF는 크게 두가지 의미를 가집니다.

기술적으로 차단기의 정격내전류강도이며 외형적으로 크기를 의미합니다. 분전반을 설계하시는 분들의 경우 AF가 의미하는 Frame의 기하학적 크기가 매우 중요한데 예를 들어 다양한 정격의 차단기를 사용할 경우라 하더라도 같은 등급의 같은AF를 적용하면 크기가 통일되어 분전반의 제작이 매우 용이해지기 때문입니다. 어쨌든 AT보다 작은 AF는 없습니다. 따라서 AT가 결정되면 관리자의 입장에서 기술적으로는 AF에 관하여 크게 신경쓸 내용은 없습니다.

 

그러나 그 AF에는 숨어있는 기술적 내용이 있습니다.

그것은 정격전류 이상의 전류를 차단기에 흘릴 경우 발생되는 내부 발열으로 인하여 외함(Frame)의 재질이 서서히 열화되는 데에 기인합니다.

 

AT정격 이상의 전류가 주변에 흘러 발생되는 열 에너지는 Frame의 분자구조를 서서히 변화시켜 그라파이트(Frame 재질이 도체로 바뀌는 현상) 현상을 유발시키며 종국에는 각 상간 단락에 이르러 차단기 폭발에 이르게 됩니다.

 

즉 AT이상의 전류는 차단기를 서서히 열화시켜 폭발에 이르게 하고 정격차단전류 이상의 전류는 차단기를 순간적으로 열화기켜 차단기를 폭발시키는데 어떤 경우에도 그라파이트 현상이 개입됩니다. 따라서 비용이 허락하는한 AF와 정격차단전류는 얼마라도 큰 것이 좋습니다. 그러나 AT는 반드시 보호대상의 정격과 관련하여 정확한 선정이 요구 됩니다.

 

2. 상기 내용에 따라 배선용차단기의 정격전류를 정하면 되고, 차단전류에 대해서는 차단기를 설치하는 지점의 고장전류를 계산하여 그 곳을 통과하는 고장전류 이상의 차단기를 선정하시면 됩니다.

 

3. 즉 차단전류는 정격전류보다 훨씬 크기 때문에 정격전류 이상인 차단기 차단능력을 각 메이커의 카다록을 참고하여 그 지점의 차단전류 이상인 차단기를 선정하다 보면 정격전류보다 큰 프레임(AF)이 선정되게 됩니다. 그러다 보면 정격전류는 30[AT]이나 프레임은 100[AF]를 선정해야 하는 경우가 많이 있습니다.

 

4. 변압기 2차측 주 차단기의 경우 특히 이러한 현상이 많으며 그 이유는 변압기 바로 2차측 지점은 부하 말단보다 임피던스가 작아 고장전류가 커지기 때문에 당연히 정격전류보다는 훨씬 큰 프레임을 사용하고 있습니다. 배선용차단기의 프레임[AF]은 정격전류[AT]에 관계없이 차단기 설치점의 고장전류에 의해서 결정됩니다.

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