배선용차단기(MCCB) 개요
1. 배선용차단기란? 지난 호에도 거론된 내용이지만, 먼저 차단기와 개폐기에 대한 용어에 대한 이해가 필요합니다. 2. 규격상의 정의 배선용차단기(MCCB)에 대한 국내 KS 규격은 KS C 8321에 '개폐기구, 트립장치 등을
절연물의 3. 저압 회로의 이상 현상 배선용차단기의 역할에
대하여 알아보기 전에, 먼저 저압 회로상의 이상 현상에 대해 알아보겠습 3.1 과부하, 단락 |
4. 배선용 차단기(MCCB)의 역할 배선용차단기의 역할을 한마디로 요약하면
앞서 * 이상으로 배선용차단기의 개요에 대하여
알아보았습니다. 다음에는 배선용차단기의 구조 및 |
배선용차단기의 구조 및 동작 원리
1. 배선용차단기 구조 지난 호에서도 언급한 바와 같이 배선용차단기는 각종 기구부 및 검출부가 외부 몰드(Mold)로 2. 과전류 트립장치의 종류 및 동작원리 다음으로
배선용차단기의 핵심 부분인 과전류 트립장치의 종류 및 동작원리에 대하여 알아보 |
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배선용차단기(MCCB) 선정방법
1. 배선용차단기 선정 절차 |
배선용차단기의 선정 절차는 부하용량을 계산하여 정격전류를 계산하고, 계통상의 예상 사고(단락) 전류를 계산하여 적절한 제품을 선정하는 절차를 취하면 됩니다. 이렇게 보면 매우 간단한듯하지만 실제로는 여러 가지 조건을 고려해야 합니다. 표1은 배선용차단기를 선정하기 위하여 사전에 검토해야 할 항목에 대하여 정리된 도표이오니 참고하여 주시기 바랍니다. |
표1은 제품 선정을 위한 일종의 가이드 정도로 참고하여 주시기 바랍니다. 표1의 모든 조건을 전체적으로 검토가 필요하지 않은 경우도 있고, 경우에 따라서는 추가적으로 검토할 사항도 있습니다. |
2. 정격전류의 선정 |
제품 선정시 가장 핵심적인 정격전류 선정에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 선정기준은 내선규정에 의거한 내용을 기준으로
설명하겠습니다. 정격전류 선정 순서는 먼저 부하전류를 계산하고 이에 따른 전선의 허용전류를 계산한 후 적합한 배선용차단기를 선정합니다. 내선규정
205-8항의 간선의 전선 굵기, 305-6항 전동기용 간선의 굵기, 305-7항 전등 및 전력장치 등을 병용하는 간선의 굵기 및 305-8항의
간선의 과전류 보호 내용을 기준한 전동기회로 간선용 차단기 선정을 보면 표2와 같이 세가지 조건에 따라 선정조건이 다소 차이가 있습니다.
첫 번째 조건은 전동기 이외의 부하전류의 합이 전동기 부하보다 큰 경우입니다. 이 경우는 모든 부하전류의 합을 계산하여 동일하거나 큰 허용전류를 보유한 전선을 설정하면 되며, 두 번째 조건은 전동기이외의 부하전류의 합이 전동기 부하보다 적은 경우인데 전동기 전류합이 50A이하인 경우에 한합니다. 이 경우 전선의 허용전류는 전동기 부하전류 합 X 1.25 + 전동기이외 부하전류 합으로 설정하며, 세 번째 조건은 두 번째 조건과 동일하나 다만 전동기 전류 합이 50A 이상의 경우입니다. 이 경우 전선의 허용전류는 전동기 부하전류 합 X 1.1 + 전동기이외 부하전류 합으로 설정하여 전선의 허용전류를 산정하게 됩니다. 이를 도표화한 것이 표2에 정리되어 있습니다. |
3. 단락전류 계산 |
정격전류를
선정한 후 단락전류를 계산하여야 합니다. 이는 선로상에 사고발생시 이를 사전에 예측하여 차단용량에 맞는 제품을 선정하여야 되기 때문입니다. 예를
들어서 같은 100AF 제품이라도 차단용량이 낮은 제품과 높은 제품이 있습니다. 차단용량을 계산하는 방법은 몇 가지가 있으나 여기서는 퍼센트
임피던스 방법에 대하여 알아보겠습니다. 그림3과 같이 변압기 용량이 1000KVA이고 2차 전압이 AC380V, %Z가 5%라고 가정할 때, 변압기 이차측에서 발생 예상되는 단락전류치는 Ics(단락전류)= (변압기용량/전압 X %Z)로서 Ics= (1000X103) / (√3 X 380 X 0.05) = 30,388A 가 나옵니다. 즉, 이 계통은 단락사고시 예상되는 사고전류값이 AC380V 선로에서 30kA 정도가 예측된다는 의미로 차단기의 단락전류값을 30kA 이상 제품으로 선정하여야 합니다. 이 계산법은 단순화한 일종의 약식 계산법으로 원칙적으로는 계통을 전문적으로 설계하는 설계사무소나 엔지니어링 회사에서 주변 계통과의 관계성 등을 종합적으로 검토한 후 설정해야 합니다. 이외도 오옴법, 퍼유니트법 등의 방법도 있습니다. 위와 같은 각종 조건을 고려하여 제품을 선정한 후에도 주변환경, 사용용도에 따라 용도에 맞는 제품을 선정하여야 합니다. 이번 호에는 배선용차단기의 선정방법에 대하여 알아보았습니다. 다음 호에는 용도별 배선용차단기의 종류에 대하여 알아보도록 하겠습니다. |
**** 용어설명 **** |
차단기 용어
중 On-Off-Trip의 개념 On과 Off는 켜짐, 꺼짐의 의미입니다. On Off Trip Trip은 차단기가 스스로 이상을 감지하여 선로를 차단한 경우입니다. 한편으론 Off와 동일한 결과이지만, Off는 사용자가 임의로 선로를 개로(Off)한 경우이고 Trip은 차단기가 스스로 이상전류를 감지하여 선로를 Off한 것입니다. 만약, 차단기를 On한 상태에서 강제로 Off할 수 없도록 장치를 하였다고 가정할 때도 과전류 등의 이상전류가 유입시 차단기는 내부적으로 Trip이 됩니다. 이것을 Trip free라는 용어를 사용하는데 차단기가 가져야 될 기본 기능입니다. 규격에서도 이 기능은 있어야 된다고 나타내고 있습니다. 그림4에는 차단기 핸들 위치에 따른 On-Off-Trip의 위치를 나타내고 있습니다. |
주요 내 외부 부속장치의 용도와 사용법
1. 배선용차단기 내부부속장치 |
LG산전㈜ 배선용차단기의 주요 내부부속장치로는 보조접점(Auxiliary switch), 경보접점(Alarm switch), 전압트립장치(Shunt trip coil), 부족전압 트립장치(Under voltage trip device)가 있으며 전체적인 구성도는 그림1에 보여 주고 있습니다. |
LG산전㈜ 제품의 경우에는 부속장치의 부착의 편리성을 고려하여 제품 전면에 보조커버를 설치하여 사용자가 제품을 분해하지 않은 상태에서도 부속장치를 착탈하기 편리한 구조로 되어있습니다. 다음으로는 각 내부 부속장치의 용도에 대해 알아보겠습니다. |
1.1 보조접점 (Auxiliary Switch) |
보조접점의 사용용도는 원방에서 차단기의 On-Off 동작상태를 확인하기 위하여 사용되는 부속장치 입니다. 차단기가 설치되어있는 현장에서는 핸들의 위치에 따라 On-Off가 구분되지만, 원방에서 감시가 필요한 경우에는 차단기 내부에 설치하게 됩니다. 동작상태는 그림2와 같이 됩니다. |
1.2 경보접점 (Alarm Switch) |
경보접점을 이해하기 위해서는 먼저 차단기의 동작상태에 대한 이해가 필요합니다. 차단기의 경우 On-Trip-Off 3가지의
동작상태가 있는데, On은 전원이 통전중이고, Off 와 Trip은 전원이 차단된 상태입니다. 여기서 Off와 Trip의 차이점은 Off는
조작자가 인위적으로 전원 Off를 목적으로 차단기 핸들을 수동 또는 기타의 장치를 이용하여 Off한 상태입니다. Trip은 차단기 스스로 과부하
또는 이상상태를 감지하여 전원을 Off한 상태입니다. 차단기 외부 핸들로 보면 그림3과 같이 On-Off-Trip상태가 구분됩니다.
보조접점으로는 Trip상태 표기는 되지 않고 경보접점을 설치하여야 원방에서 차단기의 Trip상태를 알 수 있습니다.
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1.3 전압 트립 장치(Shunt trip device) |
전압트립장치는 원방에서 차단기의 Trip동작 상태를 확인하기 위하여 설치하는 부속장치입니다. 차단기는 선로 이상 발생시 전로를 신속히 차단해주어야 합니다. 따라서 항시 차단기가 제대로 동작되고 있는지 확인이 필요합니다. 원방에서도 차단기의 작동상태를 감시 확인하기 위하여 설치되는 부속장치입니다. |
1.4 부족전압 트립장치 (Under Voltage trip device) |
주선로의 전압이 기준전압 이하로 내려가는 경우에는 하위 부하에 설정전류 이상의 과전류가 유입될 수 있습니다. 이 경우 비록 순간적이라고 하여도 하위 부하 손상으로 확대될수 있는 회로에는 부족전압 트립장치를 설치하여 전압 강하시 차단기를 Trip시켜주는 부속장치입니다. |
2. 배선용차단기 외부 부속장치 |
배선용 차단기의 주요 외부 부속장치는 아래 그림 4와 같습니다. |
2.1 단자커버 |
단자커버는 단자 결선 후 사용자 보호를 위하여 사용하는 부속장치로서 LG산전에서는 제품별로 Short/Long type이 있습니다. 단자커버를 설치 후 보호등급은 IP20입니다. |
2.2 절연배리어 |
각 상별로 절연을 보다 확실하게 하기 위해서 사용되는 부속장치로서 고무 재질로 된 부속장치를 R-S, S-T 상간에 설치할 수 있습니다. |
2.3 이면형 단자 |
일반적으로 사용되는 제품은 표면형 제품이지만, 전선 등을 표면에 보이지 않게 하기위해서 사용하는 방법으로 배선을 차단기 뒷면에 사용하는 경우에는 그림4와 같이 이면형 제품을 사용하여야 합니다. LG산전 제품은 표준형 제품에 부속장치를 이용하여 이면형 제품으로 사용이 가능합니다. |
2.4 외부조작 핸들 |
Motor Control Center(MCC) 패널 제작시에는 차단기 On-Off하기 위하여 차단기 전면부에 그림과 같이 별도의 외부조작핸들을 설치합니다. LG산전에서는 D-type, E-type의 핸들을 공급하고있습니다. D-type은 조작핸들이 차단기 핸들부분에 직접 부착되는 경우입니다. E-type은 배전반함 내부에 설치된 차단기를 배전반 외함에서 On-Off시에는 공간거리상 직접적으로 On-Off가 어려운 경우가 있습니다. 이 경우에는 별도의 Bar를 이용하여 핸들을 설치하시면 됩니다. 이때 적용되는 핸들이 E-type핸들입니다. |
취득규격 및 표기사항 이해
최근 저압차단기에 대한 시장의 요구사항으로 '국제화에 대응'이 강하게 요구되고 있습니다. 구체적으로 국제화에
대응이라는 것은 각 국가별, 시장별 요구하는 규격에 적합한 제품으로 시장에 대응하는 것을 말합니다. |
1. 규격 |
1-1. IEC규격 |
배선용차단기의 가장 일반적인 규격은 IEC규격과 UL규격입니다. |
1-2. UL규격 |
UL규격은 세계 최대 시장인 미주시장과 일부 남미 시장에서 가장 큰 영향력을 미치는 규격으로 사용자의 안전을
최우선으로 하여 제품의 안전성에 중점을 두었습니다. |
1-3. KS규격 |
KS규격은 국내 산업 전 분야의 제품 및 시험·제작 방법 등에 대하여 규정하는 국가 표준규격입니다.
KS(Korean Standard)규격은 강제 규격은 아니지만, |
1-4. 안전인증 규격 |
국내에서 배선용차단기는 전기용품안전관리법에 의거 안전인증 규격을 취득토록 되어 있습니다. 안전인증 규격은 예전의
형식승인으로 2000년 7월1일부로 안전인증으로 바뀌었습니다. 전기용품안전관리법에 의거 교류 전압 |
1-5. 기타 규격 |
기타 규격으로 선박규격, 각 국가별 규격이 있습니다. 기타 규격 중 최근 가장 큰 이슈가 되는 것으로는 중국의 규격인 CCC규격이 있습니다. |
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2. 명판의 이해 |
명판(Name plate)에는 제품에 대한 규격 및 정격등에 대하여 法적으로 표기하여야 할 의무 표기사항 및 고객의 사용 편리성을 위해 제조자가 제공하는 각종 정보가 명기되어 있으므로 사용자는 반드시 세심하게 확인하고 사용하여야 합니다. 국내에서 유통되는 배선용차단기는 KS규격 또는 안전인증규격이 취득된 제품입니다. |
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유지보수 및 이상현상 대처방법
1. 배선용차단기의 내구 성능 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
배선용차단기의 내구성은 사용조건과 사용환경에 따라 크게 좌우됩니다. 장기간의 사용을 위해서는 제품의 노화와 고장에 따른 위험을 방지하도록 하고, 장치의 안정성과 신뢰성을 도모해야 합니다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1-1. 개폐내구 성능 (정격전류 이하의 부하전류) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
배선용차단기의 개폐내구 성능은 Frame의 크기에 따라 다르고, Frame이 클수록 그 횟수는 적어집니다. 표1은 Frame 크기에 대한 개폐횟수 조건을 나타내고 있습니다. 이 기준은 KSC8321 기준입니다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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표1. Frame크기에 대한 개폐횟수 조건 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1-2. 단락전류의 차단 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
배선용차단기의 단락전류에 대한 차단책무는 'O'-2분-'CO'로 되어 있고, 2회 차단이 가능하도록 되어 있으나, 이는 1회 단락 차단하여도 계속해서 장기간 사용에 견디어야 한다는 것을 의미하는 것은 아니고, 단락 사고로 차단을 한 후, 사고 원인을 제거하기 전 원인이 명확하지 않고 여유가 없이 재투입한 경우를 고려하여 'CO' 시험을 하도록 한 것입니다. 따라서, 단락사고 후에는 신품으로 교환하기까지 절연저항 측정(가능하면 내전압 시험) 후에, 단자 등의 온도 상승이 없는지 확인하고 잠시 사용하는 것으로 그쳐야 합니다. 단락전류의 차단 후 점검, 확인할 사항으로 다음의 두 가지가 있습니다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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1)과 2)항을 만족하는 경우, 그 배선용차단기는 일시적으로 사용 가능한 것으로 판정합니다. 그러나 사용에
있어서는 단자부의 온도 상승을 확인해가며 사용해야 합니다. 잠시 안전하게 사용 가능한가를 판단하려면, 단자부의 온도 상승이 70℃를 넘지 않는
범위내로 합니다. |
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2. 정기 점검 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
배선용차단기는 특히 시간적 내구성능이 정해져 있지 않습니다. 이는 사용하는 환경, 사용 부하 및 개폐빈도, 정기점검, 보수의 정도에 따라 내구성능이 현저히 달라지기 때문입니다. 배선용차단기의 성능을 유지하고 불의의 사고를 미연에 방지하기 위해서는 항상 정상적인 사용 상태를 유지해야 합니다. 자주 발생할 수 있는 성능 저하로는 먼지의 쌓임, Screw의 풀림, 내구성능 회수를 넘는 다빈도 개폐에 의한 기구부의 마모, 접점의 소모 등이 있으므로 정기적인 점검이 필요합니다. 표2에 점검의 기준과 점검방법을 표기했습니다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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표2. 점검기준과 점검방법 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. 이상현상에 대한 조치 방법 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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이상과 같이 배선용차단기의 유지보수 및 각종 이상현상에 대한 대처 방법에 대해 알아 보았습니다.
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질문과 답변
Q1. 배선용차단기(MCCB)는 무엇입니까? | |||||
A1. 배선용차단기란 교류600V이하, 직류250V이하의 저압 옥내 전로의 보호에 사용하는 정격전류
2500A이하의 Mold Case로 둘러 쌓인 차단기로 미국 규격 NEMA에는 Molded Case Circuit Breaker(MCCB)라
칭하며 이는 국제적으로 통용되는 명칭입니다. | |||||
Q2. 배선용차단기의 역할은 무엇입니까? | |||||
A2. MCCB는 회로에 이상이 생겼을 때 재빨리 전로를 차단함으로써 배선, 접속기기 파괴나
화재발생을 방지하는 기기로서 과부하 차단 및 단락전류와 같은 사고차단을 합니다. | |||||
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Q4. 배선용차단기(MCCB)와 회로보호기(CP)의 차이점은 무엇입니까? | |||||
A4. 회로보호기는 Circuit Protector라 하여 회로를 보호하는 기기로서 기종이 매우 다양합니다. 전류차단에 가장 빠른 특성순서에 따라 순시형, 고속형, 중속형, 저속형의 종류가 있으며, Delay unit를 설치하여 속도를 더욱 늦추도록 하고 있습니다. 배선용차단기와 비교하여 0.1A, 0.25A 등 소전류의 트립특성을 가지고 있어 소전류 차단도 가능합니다. | |||||
Q5. 저압차단기(MCCB, ACB)에서 AF 와 AT가 있는데 그것은 무엇을 의미 합니까? | |||||
A5. AT의 뜻은 Ampere Trip의 약자이고 AF는 Ampere Frame의
약자입니다. | |||||
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Q7. 배선용차단기의 사고 차단시 소호원리는 무엇입니까? | |||||
A7. 그림 1-3은 소호실의 단면으로 V자형을 갖는 자성판을 적당한 간격으로 쌓아, 그것을 절연물로
지지하고 있습니다. 접촉자가 개리하여 Arc가 발생하면 Arc는 V자형 Gride의 안쪽으로 이동합니다. Arc는 그리드에 의해 냉각되고 동시에
각 그리드 사이에 짧은 Arc로 분할되어 Arc전압이 높아집니다. | |||||
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< 그림 1-3 >
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Q8. DC를 차단할 수 있는 배선용차단기가 제작되어 나오고 있습니까? | |||||
A8. 현재 국내에서 DC를 전용으로 차단하는 배선용차단기는 나오고 있지 않습니다. | |||||
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Q10. 배선용차단기의 부착위치에 따라 특성이 달라지는 이유는 무엇입니까? | |||||
A10. 배선용차단기는 수직면에 대해 평행으로 취부하는 것이 표준입니다. | |||||
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< 그림 1-5 정격전류 보정율 >
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Q11. 배선용차단기의 AT 산정은 어떻게 합니까? | |||||
A11. 배선용차단기의 AT산정은 먼저 분기의 전류를 계산하여 전선의 허용전류를 산정하고, 배선용차단기의 AT를 산정하는 방법을 사용하며, 내선규정에 의한 산정 방법은 다음과 같습니다. |
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< 그림 1-6 배선용차단기 AT산정(모터부하 있을 경우) >
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Q12. MCCB의 정격사양에 있어서 2P1E, 2P2E, 3P3E의 등의 의미는 무엇입니까? | |||||
A12. 배선용차단기와 누전차단기의 있어서 P는 Pole의 약자로서 극수를 의미 합니다. |
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Q13. MCCB를 전원측과 부하측을 거꾸로 달면 어떻게 되나요? | |||||
A13. 당사의 배선용차단기에는 전원측과 부하측이 구분되어 있습니다. |
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Q14. MCCB의 교체 주기는 얼마인가요? | |||||
A14. 배선용차단기의 수명은 사용 환경, 사용 조건 등에 따라 동일한 배선용차단기라 할지라도
달라집니다. 참고로 일본전설공업협회에서 발간한 자료에 의하면 배선용차단기의 교체추천시기는 약 10~15년입니다. |
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Q15. MCCB의 표면을 만져 보면 뜨거운데 문제가 없는지요? | |||||
A15. 전기용품안전관리법에 의한 안전인증 규격과 IEC60947-2규격에는 아래의 표와 같이 차단기
각부의 온도상승한계가 규정되어 있습니다. 온도상승한계는 측정된 온도에서 주위온도를 뺀 온도입니다. |
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<표 1. 단자 및 접촉 가능 부품의 온도 상승 한계(안전인증 규격 & IEC60947-2규격)> |
OCGR 과 GFR, GR 등에 관하여 (0) | 2011.07.07 |
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EOCR 개요 및 설정방법 (0) | 2011.07.01 |
차단기 표준 동작 책무 (0) | 2011.03.29 |
전자접촉기(MC) (0) | 2011.02.08 |
LS산전 전자접촉기(MS) (0) | 2011.02.08 |
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