배선용 차단기 - 1

1. 배선용차단기 (MCCB) 개요

 ▣ 배선용차단기 (Molded case circuit breaker)

   ⊙ 저압용으로 개폐기구, 트립장치 등을 절연물 용기내에 일체로 조립한 것임

 

   ⊙ 통전상태의 전로를 수동 또는 전기 조작에 의해 개폐할 수 있음

   ⊙ 과부하 및 단로 등의 이상 상태시 자동적으로 전류를 차단하는 보호용 기기

   ⊙ 교류 1,000[V] 이하 또는 직류 1,500[V] 이하의 저압 옥내전로의 보호에 사용되는 Molded case 차단

[배선용차단기(MCCB)] - KS C 8321

  ⊙ 개폐기구, 트립장치 등을 절연물의 용기내에 일체로 조립한 것이며, 통상 사용 상태의 전로를 수동 또는 절연물 용기 외부의

       전기 조작장치 등에 의하여 개폐할 수가 있고, 과부하 및 단락 등일 경우 자동적으로 전로를 차단하는 기구

 

가. MCCB의 특징

  ▣ 개폐기구, 트립장치 등이 절연물의 용기 내에 내장

  ▣ 트립장치 : 과부하보호용 - 열동식이나 전자식 시연장치, 단락보호용 - 전자식(Electromagnetic) 트립장치

  ▣ 과전류나 단락전류를 차단한 후 재투입 가능

  ▣ 고장종류에 관계없이 각 극을 동시에 차단하므로 결상 우려 없음

  ▣ 통전상태의 전로를 수동 또는 자동으로 개폐가 가능하며 자동제어가 용이함

  ▣ 누전차단기를 사용하지 않아도 누전보호에도 적용할 수 있음

 

나. MCCB 차단기 종류

  [MCCB 작동방식에 의한 분류]

   ▣ 열동식 : 바이메탈의 열에 대한 변화(변형) 특성을 이용하여 작동하는 것

                    (직렬식(소용량), 병렬식(중, 대용량), CT식 (교류 대용량) 등

   ▣ 열동 전자식 : 열동식과 전자식 두가지 작동요소를 갖는 것

     ⊙ 과부하 영역에서는 열동식 소자가 작동하고, 단락 등의 대전류 영역에서는 전자식 소자에 의해 단시간에 작동

   ▣ 전자식(전자력) : 전자석에 의해 작동하는 것으로 작동시간이 길어짐

   ▣ 전자식 : CT를 이용하여 소전류 영역에서는 장한시, 대전류 영역에서는 단한식, 단락전류 영역에서는 순시에 작동

 [MCCB 용도에 따른 분류]

   ▣ 배선보호용 차단기 : 일반 배선용 전압회로의 간선 및 분기회로에 일반적으로 사용되며, 2.5 ~ 200[kA]

   ▣ 전동기 보호 겸용 차단기 : 분기회로의 과전류차단기로 사용되며, 전동기의 전부하 전류에 맞춘 것으로서 전동기의 과부하

        보호를 겸함

   ▣ 특수용 차단기 : 단한시 차단기, 순시 차단기, 4극 차단기

단한시 차단기	⊙ 저압전로의 선택 차단 협조 목적 ⊙ 수 Hz 정도의 단시간 지연의 과전류 차단장치를 갖춤 ⊙ 선택 차단방식의 주회로 차단기로 사용
순시 차단기	⊙ 단락전류 보호 전용 ⊙ 전동기 분기회로에서 전자개폐기의 과부하계전기와 작동 협조 유지 ⊙ 컴비네이션, 콘트롤 센터로 통합된 것 또는 과전류 내량이 적은 반도체 회로의 보호용
4극 차단기	⊙ 3상 4선식 전로에서 중성극을 동시 개폐 목적 ⊙ 중성선 전용극을 갖춘 차단기

[배선용 차단기의 차단 유닛 형태의 특징]

  ① 공장 봉인, 작동 전류 변환 불가

  ② 작동전류 변환 가능

  ③ 반도체형 (Solid State)

[배선용 차단기의 차단 유닛 형태에 따른 분류]

  ▣ 표준시간 - 제한 차단 또는 열 - 자기 차단방식 : 가장 일반적인 형태의 차단 방식

    ⊙ 반한시 과부하 방지장치를 열동소자 및 단락사고 방지장치의 자기회로에 이용

  ▣ 유입 자기 차단방식 : 반한시 지연을 위하여 대시포트(Dash Pot)를 이용

    ⊙ 과전류 차단기능 이외에 지락 보호 기능 수행

  ▣ 기타 특수용도의 차단기 : 조절 가능한 픽업(Pick-up)을 갖는 순시 전용 차단기의 특수 설계는 전동기 회로 보호 구성에 사용

​

2. MCCB 선정시 고려 사항 (사용회로 적용 규격)

가. 사용회로의 적용 규격

  ▣ 전압, 선식, 교류, 직류, 적용규격, 주파수, 상용규격

    ⊙ 배선용 차단기의 DC회로에 적용하는 차단기 : 완전전자식, 열동전자식, 전자식

  ▣ DC 500[V]용 배선용 차단기

    ⊙ 직류 전류는 전류 영점이 없기 때문에 전압이 높은 경우에는 교류보다 차단이 어려움

    ⊙ 일반적인 사용 : 회로전압이 최고 DC 250 [V]

    ⊙ 3극 직렬로 접속 : DC 500 [V]까지 적용

 

  ▣ 400[Hz] 회로의 선정

  ⊙ 일반 교류용 배선용 차단기를 높은 주파수에서 사용할 경우

시연트립 특성	순시 트립 특성
⊙ 철손과 표피효과에 의하여 트립전류 저하	⊙ 과전류에 의한 역여자 효과에 의하여 순시 트립 전류 상승

< 높은 주파수 특성에 대한 고려사항>

열동 차단 특성	순시 차단 특성
⊙ 높은 주파수에서는 도체의 표피효과 및 도체 부근의 구조체 철손 등의 영향     ⇒ 통전 용량, 트립전류 저하 ⊙ 400Hz에서 최고 정격의 사용 상태에서는 80%,     1/2 정격 정도의 사용 상태에서는 90% 정도 보정	⊙ 순시 트립은 과전류에 의한 역여자 작용   ⇒ 주파수의 상승에 따라 순시트립 전류값 상승 ⊙ 일반적으로 400Hz는 60Hz 대의 값보다 약 2배가 됨 ​

 ▣ 순시 차단형의 MCCB 선정에 따른 특성

  ⊙ 전동기 운전시 정격전류의 200% 이하인 과전류가 발생하였을 때

 

 

 <일반형 MCCB(순시고정형)> <순시 차단형 MCCB>

   ⊙ Motor열 특성곡선의 이하에 있는                                            ⊙ 다양한 순시트립전류값을 보유하고

        EOCR의 동작에 의해 MC를 OFF시킴으로서                              가조정할 수 있음

       Motor 보호                                                                             ⊙ 기동전류를 초과하는 사고전류의

⊙ 사고전류 발생시 계통을 순간적으로                                                발생시 순간적(0.1sec)으로 계통을

     개방시킬 수 없음                                                                           개방하도록 순시트립전류값을 설정

                                                                                                         할 수 있기 때문에 Motor 보호 용이함

                                                                                                     ⊙ 순시 차단전류의 동작범위는 설정된

                                                                                                          순시 차단전류의 ±20%범위에서

                                                                                                          0.1sec 이하에 동작

3. MCCB 선정시 고려사항 (정격전류 결정)

가. 정격전류 결정

  ▣ 전선의 종류, 전선의 굵기, 부하 종류, 온도와 전선과의 관계 확인

  ▣ 사용전류와 주위온도의 관계

    ⊙ 차단기의 정격전류는 기준주위온도 40℃로 조정되어 있음

    ⊙ 설치장소 온도가 40℃ 보다 크게 높거나 낮은 경우에는 온도 보정곡선에 따라 보정된 정격전류 사용

    ⊙ 전원전압의 변동 등을 고려, 최대사용전류가 보정된 정격전류보다 약간의 여유가 있어야 함

 

[커패시터 회로용 차단기의 선정]

  ① 커패시터 회로의, 투입시 돌입전류는 회로의 유도성Reactance(L)에 의하여 전류치가 변함

  ② 배선용 차단기 조견표는 각 형식의 최대 차단용량까지 적용

  ③ 단락전류가 작은 경우에는 돌입전류가 작게 되는 것으로 전류정격은 작아도 됨

  ④ 정격에 대해서는 단락용량 42 [kA] 까지 적용

  ⑤ 차단기의 정격전류는 커패시터 정격전류의 약 150% 선정

[전등 · 전열 회로용 차단기의 선정]

  ① 백열전등 · 수은전등 · 할로겐 전등 또는 돌입전류가 큰 전등의 경우 트립 문제 고려

  ② 정격전류의 1.5 ~ 3배 정도인 돌입전류도 몇 분간 발생할 수 있음

  ③ 전등류 또는 큰 초기전류가 요구되는 장치의 경우 설치 환경의 온도에 따른 보정 고려

  ④ 전등, 전열 보호 회로의 분기 차단기의 최대 사용전류는 차단기 정격전류의 80% 초과하지 않도록 사용

[변압기 1차측용 차단기의 선정]

  ① 배선용차단기 변압기 1차측 회로의 투입 수명 횟수는 여자돌입전류의 영향으로 크게 저하

  ② 개폐기를 설치시, 여자돌입전류의 배수를 고려하여 적용

      ▣ 여자돌입전류 배율 (K) = 여자돌입전류 제1차 파고치 / 정격 1차 전류 파고치

[인버터용 차단기의 선정]

  ① 고조파 성분이 포함된 통전전류는 인버터 입력전류의 약 1.4배의 정격전류

  ② 차단기의 인버터 1차측 회로의 투입수명횟수는 과도돌입전류의 영향으로 저하됨

 

[전동기 분기 회로용 차단기의 정격전류 선정]

  ① 한국전기설비규정(KEC)에 따라 전동기에는 과부하 보호장치 시설 의무화

  ② 전동기 회로에 시설하는 과전류 차단기의 주목적은 단락보호

    ⊙ 전동기 용량, 운전특성, 조작빈도, 개폐수명, 단락용량 등의 사용조건에 의해 다음 조합 중에서 적용시킴

㉠ Motor Br. 단독에 의한 보호	⊙ 과부하 보호와 단락보호를 겸한 것
㉡ Motor Br. + 전자접촉기
㉢ 전자개폐기 + 일반 배선용 MCCB	⊙ 전자개폐기 : 과부하 보호 담당 ⊙ 일반 배선용 MCCB 또는 순시 차단용 MCCB : 단락보호 담당
㉣ 전자개폐기 + 수시 차단용 MCCB

[전동기 분기 회로용 차단기의 선정]

  ▣ 전동기의 기동전류 : 전동기 회로 과전류 보호기는 기동전류에 의해 불필요한 동작을 하지 않도록 선정

    ⊙ 직입 기동(전 전압기동)의 경우

      - 기동전류에 직류분이 중첩된 비대칭 전류에 의해 순시트립 장치 동작

      - 기동전류의 계속시간(시동 시간)에 의한 시연 트립 장치 동작

         ⇒ 전부하전류 500~800% 정도의 범위 (일반적으로는 600% 정도) 기준으로 설정

      - 기동직후의 수 Cycle에는 직류분이 중첩됨

 

    ⊙ 비대칭 전류를 상회하는 순시트립 전류를 갖는 배선용 차단기 선택

 <정격전류 결정>

   ① 한국전기설비규정(KEC)에 따른 전동기에는 과부하 보호장치를 시설하는 경우

 

         예) IB (283.3A) ≤ In (300A) ≤ Iz (120 ㎟ - 312A)

 ② 전동기의 최대 기동전류로 트립하지 않는 차단기 선정하는 경우

 

   ⊙ 한시특성에서의 과전류차단기는 정격전류의 3배 (과전류 차단기의 정격전류 125A 이상 5배), 기동지속시간 10초의 과전류에

       서 동작되지 않아야 함

   ⊙ 과전류 차단기의 정격전류

 

 ③ 전동기의 기동돌입전류로 트립하지 않는 차단기 선정하는 경우

    ▣ 전동기의 기동돌입전류 (I​mi)

     ⊙ 직입기동 : 최대기동용량 전동기의 기동전류 × 1.5 + 기타 부하 정격전류

     ⊙ Y-Δ기동 : 최대기동용량 전동기의 정격전류 × 12배 + 기타부하 정격전류

   ▣ 차단기의 순시 차단전류(It) : 차단기의 정격전류 × 순시 차단 배율

   ▣ It > Imi 이 성립되지 않을 시는 차단기의 정격전류를 상향 조정하여 It > Is

      (예) Y-Δ기동방식에서 최대 기동용량의 전동기의 정격전류 Imb가 163A인 경우

 

   ⊙ 과전류 차단기의 선정은 In = 230.7A이므로 정격전류가 300A로 선정

​

4. MCCB 차단용량 결정 및 선정기준

 

 [차단용량 결정방법]

  ① 변압기 용량, 전선의 크기, 길이, 단락전류 계산 조견표를 참고하여 차단용량 적용

  ② 캐스캐이드 차단방식과 선택차단방식의 보호방식에 따라  차단용량 결정

​

 ▣ 정격 극한 단락차단 용량 (Rated ultimate short circuit breaking capacity : Icu)

   ⊙ 시험절차에 따른 (O-t_Co) 차단용량

   ⊙ 차단 후 차단기가 정격전류를 연속적으로 통전하는 것을 허용하지 않는 차단용량

 ▣ 정격 서비스 단락차단용량 (Rated service circuit breaking capacity : Ics)

   ⊙ 시험절차에 따른 (O-t-CO-t-CO) 차단용량

   ⊙ 차단 후 차단기가 정격전류를 연속으로 통전하는 것을 허용하지 않는 차단용량

   ⊙ 정격 극한 단락 차단용량의 %로 표시

 [캐스케이드 차단방식]

   ▣ 분리회로의 차단기 설치점에서 추정 단락전류가 분기회로 차단기의 차단용량을 초과하는 경우

   ▣ 주회로용 차단기에 의해 후비 보호하는 차단방식

[선택차단방식]

  ▣ 시간차 보호를 하는 방식

  ▣ 여러 분기선 중에서 고장회선만 선택 차단하는 방식

  ▣ 고장이 발생한 분기회로만 분리시키고 나머지 계통은 계속해서 운전이 가능

  ▣ 경제적이고 신뢰성 높은 보호시스템을 구성할 수 있어서 가장 많이 적용

 

가. MCCB 선정기준

  ① 사고전류차단이 가능한 것

  ② 부하전류를 안전하게 통전할 수 있을 것

  ③ 부하 시동시 등, 사고 이외의 경우에 불필요하게 동작하지 않을 것

  ④ 목적으로 하는 보호가 가능할 것

  ⑤ 배전차단기의 정격전류는 부하전류 이상의 것을 선정할 것

  ⑥ 분기회로에서 사용되는 전선의 허용 전류치 이하의 것을 선정할 것

  ⑦ 회로전압에 적합한 정격장치의 것을 선정할 것

  ⑧ 시설개소를 통과하는 단락전류를 차단할 수 있는 것

      - 단락전류치 이상의 정격 차단용량을 가지는 것을 선정할 것

 

나. 사용환경 등에 따른 용도별 차단기 선정

  ▣ 차단기의 정격전류는 기준 주위온도 40℃로 조정되어 있음

    ⊙ 차단기가 배전반과 제어반 등의 반내에 설치되는 것으로 가정하였기 때문

  ▣ 차단기의 설치장소 온도가 40℃ 보다 크게 높거나 낮은 경우

    ⊙ 온도보정곡선 (형명, 명판, 시방, 특성, 외형을 참조)에 따라 보정된 정격전류 사용

    ⊙ 전원전압의 변동 등을 고려하고 최대 사용전류가 보정된 정격전류 보다 약간의 여유가 있어야 함

 

다. 배선용 차단기 적용 방법

 [주택용 차단기 유형별 시설 방법]

 

 

 

 

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