전기 회로 차단기 선택 및 설정 계산 완전 가이드
회로 차단기 선택 및 설정 방법
1. 회로 차단기의 종류
1.1 공기 회로 차단기 (ACB)
성형 프레임 또는 유니버설 회로 차단기라고도 알려져 있으며, 모든 구성 요소가 절연된 금속 프레임 내에 장착되어 있습니다. 일반적으로 오픈 타입으로 접점과 부품을 쉽게 교체할 수 있으며 다양한 액세서리를 장착할 수 있습니다. ACB는 주 전력 공급 스위치로 주로 사용됩니다. 과전류 트립 장치에는 전자석식, 전자식, 지능형이 포함됩니다. 이들은 장시간 지연, 단시간 지연, 즉시, 접지 고장 등 4단계 보호를 제공하며 각 보호 설정은 프레임 크기에 따라 조정 가능합니다.
ACB는 정격 전압 380V 또는 660V의 50Hz 교류 네트워크에 적합하며, 정격 전류는 200A에서 6300A까지입니다. 주로 전력 분배와 과부하, 저전압, 단락, 단상 접지 보호용으로 사용됩니다. 이러한 차단기는 여러 가지 지능형 보호 기능과 선택적 보호를 제공합니다. 일반적인 조건에서는 드문 경우에만 회로 스위칭에 사용됩니다. 1250A 이하의 ACB는 380V/50Hz 시스템에서 모터의 과부하 및 단락 보호에도 사용될 수 있습니다.
주요 응용 분야로는 변압기의 400V 측의 메인 출구 스위치, 버스 연결 스위치, 대용량 피더 스위치, 대형 모터 제어 스위치 등이 있습니다.
1.2 성형 케이스 회로 차단기 (MCCB)
플러그인 회로 차단기라고도 알려져 있으며, 단자, 소멸기, 트립 장치, 작동 기구가 플라스틱 케이스 내에 수납되어 있습니다. 보조 접점, 저전압 트립 장치, 병렬 트립 장치는 일반적으로 모듈식으로 설계되어 컴팩트한 디자인이 가능합니다. MCCB는 일반적으로 수리 설계되지 않고, 주로 분기 회로 보호용으로 사용됩니다.
대부분의 MCCB는 열-자석식 트립 장치를 포함하고 있습니다. 더 큰 모델은 고체 상태 트립 센서를 특징으로 할 수 있습니다. 과전류 트립 장치는 전자석식 또는 전자식일 수 있습니다. 전자석식 MCCB는 일반적으로 비선택적이며, 오직 장시간과 즉시 보호만 제공합니다. 전자식 MCCB는 장시간, 단시간, 즉시, 접지 고장 등 4가지 보호 기능을 제공합니다. 일부 최신 모델은 구역 선택적 잠금 기능을 포함합니다.
MCCB는 피더 회로 제어 및 보호, 작은 분배 변압기의 메인 출구 스위치, 모터 제어 단말, 다양한 기계의 전원 스위치로 널리 사용됩니다.
1.3 미니어처 회로 차단기 (MCB)
MCB는 건물 전기 시스템에서 가장 널리 사용되는 단말 보호 장치입니다. 단상 및 3상 회로에서 125A까지 단락, 과부하, 과전압을 보호합니다. 1P, 2P, 3P, 4P 구성을 제공합니다.
MCB는 작동 기구, 접점, 보호 장치(다양한 트립 장치), 그리고 아크 소멸 시스템으로 구성됩니다. 접점은 수동 또는 전기적으로 닫히고 자유 트립 메커니즘에 의해 유지됩니다. 과전류 트립 장치의 코일과 열 트립 장치의 가열 요소는 메인 회로와 직렬로 연결되며, 저전압 트립 코일은 전원과 병렬로 연결됩니다.
건물 전기 설계에서 MCB는 과부하, 단락, 과전류, 저전압, 접지 고장, 누전 보호, 이중 전원 자동 전환, 드문 모터 시작 및 보호 용도로 사용됩니다.
2. 회로 차단기의 주요 기술 매개변수
정격 작동 전압 (Ue)
회로 차단기가 지정된 조건 하에서 연속적으로 작동하도록 설계된 명목상의 전압입니다. 중국에서는 220kV 이하 시스템의 경우 최대 작동 전압은 시스템 정격 전압의 1.15배이고, 330kV 이상의 경우 1.1배입니다. 차단기는 시스템의 최대 작동 전압에서 절연을 유지하고 스위칭 작업을 수행해야 합니다.정격 전류 (In)
트립 장치가 주변 온도가 40°C 이하에서 연속적으로 운반할 수 있는 전류입니다. 조정 가능한 트립 장치의 경우, 이것은 최대 조정 가능한 전류입니다. 40°C 이상(최대 60°C)에서는 감산이 허용됩니다.과부하 트립 전류 설정 (Ir)
전류가 Ir을 초과하면 시간 지연 후 트립이 발생합니다. 이는 차단기가 트립 없이 운반할 수 있는 최대 전류를 나타냅니다. Ir은 최대 부하 전류(Ib)보다 크지만 케이블의 허용 가능한 전류(Iz)보다 작아야 합니다. 열-자석식 차단기의 경우, Ir은 일반적으로 0.7에서 1.0In까지 조정 가능하며, 전자식 트립 장치는 0.4에서 1.0In까지의 더 넓은 범위를 제공합니다. 고정 트립 장치의 경우, Ir = In입니다.단락 트립 전류 설정 (Im)
즉시 또는 단시간 트립 장치가 고장 전류가 높을 때 회로를 신속하게 차단하기 위해 활성화되는 임계값입니다.정격 단시간 견디는 전류 (Icw)
차단기가 열 손상을 입지 않고 특정 시간 동안 견딜 수 있는 전류입니다.분단 능력
차단기가 안전하게 중단할 수 있는 최대 고장 전류로, 정격 전류와 독립적입니다. 일반적인 값으로는 36kA와 50kA가 있습니다. 이는 궁극적인 분단 능력(Icu)과 서비스 분단 능력(Ics)으로 구분됩니다.
3. 회로 차단기 선택의 일반 원칙
정격 작동 전압 ≥ 회로 정격 전압.
정격 단락 제작/분단 능력 ≥ 계산된 부하 전류.
정격 단락 제작/분단 능력 ≥ 회로에서 가능한 최대 단락 전류.
회로 끝에서의 단상 대 접지 단락 전류 ≥ 1.25 × 즉시(또는 단시간) 트립 설정.
저전압 트립 장치 정격 전압 = 회로 정격 전압.
병렬 트립 장치 정격 전압 = 제어 전원 전압.
전기 작동 기구 정격 전압 = 제어 전원 전압.
조명 회로의 경우, 즉시 전자석식 트립 전류를 부하 전류의 6배로 설정합니다.
단일 모터 단락 보호: 1.35× 모터 시작 전류 (DW 시리즈) 또는 1.7× (DZ 시리즈).
여러 모터: 1.3× 가장 큰 모터 시작 전류 + 다른 모터들의 운전 전류 합.
메인 변압기 저전압 측 스위치로서: 분단 능력 > 변압기의 저전압 단락 전류; 트립 정격 전류 ≥ 변압기 정격 전류; 단락 설정 = 6–10× 변압기 정격 전류; 과부하 설정 = 변압기 정격 전류.
예비 선택 후, 상위 및 하위 차단기와의 조정을 통해 연쇄 트립을 방지하고 정전 범위를 최소화합니다.
4. 회로 차단기의 선택성
회로 차단기는 선택적 또는 비선택적으로 분류됩니다. 선택적 차단기는 단락에 대한 즉시 및 단시간, 과부하에 대한 장시간 등의 2단계 또는 3단계 보호를 제공합니다. 비선택적 차단기는 일반적으로 즉시(단락만) 또는 장시간(과부하만)입니다. 선택성은 서로 다른 시간 설정을 가진 단시간 지연 트립 장치를 사용하여 달성됩니다. 주요 고려 사항:
상위 즉시 트립 설정 ≥ 하위 차단기 출력에서의 최대 3상 단락 전류의 1.1 배.
하위가 비선택적이라면, 상위 단시간 트립 설정 ≥ 하위 즉시 트립 설정의 1.2 배로 선택성을 유지합니다.
하위가 선택적이라면, 상위 단시간 지연 시간 ≥ 하위 단시간 지연 시간 + 0.1초.
일반적으로 Iop.1 ≥ 1.2 × Iop.2.
5. 연쇄 보호
시스템 설계에서 상위 및 하위 차단기 간의 조정은 선택성, 속도, 민감도를 보장합니다. 적절한 조정은 선택적 고장 격리를 가능하게 하여 건강한 회로에 전력을 유지합니다. 연쇄는 상위 차단기(QF1)의 전류 제한 효과를 활용합니다. 하위(QF2)에서 단락이 발생하면 QF1의 전류 제한 작용으로 실제 고장 전류가 감소하여 QF2가 그 정격 용량보다 높은 전류를 차단할 수 있게 됩니다. 이를 통해 낮은 비용, 낮은 분단 능력의 하위 차단기를 사용할 수 있습니다. 조건은 인접 회로에 중요한 부하가 없는 경우(QF1 트립으로 인해 QF3가 정전됨) 및 즉시 설정의 적절한 일치입니다. 연쇄 데이터는 테스트를 통해 결정되며 제조사에서 제공합니다.
6. 회로 차단기의 민감도
최소 고장 조건에서 안정적인 작동을 보장하기 위해 민감도(Sp)는 GB50054-95에 따라 ≥1.3이어야 합니다:
Sp = Ik.min / Iop ≥ 1.3
여기서 Iop는 즉시 또는 단시간 트립 설정이고, Ik.min은 최소 시스템 작동 상태에서 보호된 선 끝에서의 최소 단락 전류입니다. 즉시 및 단시간 트립이 모두 있는 선택적 차단기의 경우, 단시간 트립 민감도만 확인하면 됩니다.
7. 트립 장치의 선택 및 설정
(1) 즉시 과전류 트립 설정.모터 시작 시 회로의 피크 전류(Ipk)를 초과해야 합니다:
Iop(0) ≥ Krel × Ipk
(Krel = 신뢰성 계수)
(2) 단시간 과전류 트립 설정 및 시간
Iop(s) ≥ Krel × Ipk. 시간 지연은 일반적으로 0.2초, 0.4초, 0.6초이며, 상위 작동 시간이 하위보다 한 단계 더 길도록 설정됩니다.
(3) 장시간 과전류 트립 설정 및 시간
과부하를 보호합니다: Iop(l) ≥ Krel × I30 (최대 부하 전류). 시간 설정은 허용 가능한 단시간 과부하 시간을 초과해야 합니다.
(4) 트립 설정과 케이블 용량 사이의 조정.트립 없이 케이블의 과열이나 화재를 방지하기 위해:
Iop ≤ Kol × Ial
여기서 Ial = 케이블의 허용 전류 용량, Kol = 단시간 과부하 계수(즉시/단시간 트립의 경우 4.5, 단시간 트립의 단락 보호의 경우 1.1, 과부하 보호만의 경우 1.0). 만족하지 않으면 트립 설정을 조정하거나 케이블 크기를 늘립니다.
