분기회로 (저압) 차단기 용량, 케이블 사이즈 (전선굵기) 설계

이버 포스팅에서는 저압 분기회로에서 차단기와 케이블 선정을 직접 해보며

설계 할 때 의 계산과정을 직접 알아보겠습니다.

(케이블과 차단기는 LS제품을 기준으로 했습니다.)

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실제로 프로젝트 상에서 설계할 때는 훨씬 주변 상황을 많이 고려해야 합니다.

이 포스팅은 기본을 보여주는 예시 정도로만 활용 가능합니다.

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먼저 저압 분기회로의 차단기와 케이블 선정에 대한 이론은 아래 포스팅을 참조하시기 바랍니다.

mech19.tistory.com/80

분기회로 (저압) 차단기 용량 선정

 

 

mech19.tistory.com/79

분기회로 (저압) 케이블 사이즈 선정

 

이제 아래와 같은 공장을 가정해 보겠습니다.

MCC반이 있고, 1차측으로 부터 전원을 받아서 100kW 440V FAN과 100kW 440V HEATER를 구동시키고,

공장안을 밝히기 위해서 1kW 전등에 전원을 공급해주고 있네요.

FAN은 MCC로부터 거리가 200m이고 HEATER와 LIGHTING은 각각 50m입니다.

이는 허용전압강하율을 계산해보기위해 거리를 배정해준것이며, 이 거리는 변압기 2차측을 기준으로 해야 하기에

MCC에 변압기가 내장되어 있다고 가정하겠습니다.

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1. LIGHTING

먼저 가장 간단한 전등부터 케이블과 차단기 용량을 계산하여 선정해 보겠습니다.

용량과 전압이 나와 있으니 정격전류를 구할 수 있지요.

1000/220=4.5454

따라서 전등의 정격전류는 4.5A 입니다.

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차단기는 누전차단기 ELCB 15A짜리를 사용 해야하고

케이블은 전기설비기술기준의 판단기준(전기설비)176조 1항 7호에 의거 2.5mm^2케이블 즉, 2.5sq 케이블을

사용해야 합니다.

(단! 프로젝트 특성상 최소 굵기가 4sq부터 시작하는 프로젝트에서는 4sq를 사용해야 합니다. 각 프로젝트 별 시방서가 우선이 되기때문에 시방서를 꼼꼼히 체크하시기 바랍니다.)

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이제 허용 전압 강하율을 계산해 보겠습니다.

변압기가 있는 MCC로부터 최원단의 부하에 이르는 전선의 길이가 50m이기 때문에 3%이내여야 합니다.

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단상2선식의 전압강하공식은 아래와 같습니다.

단상2선식에 구리선이기 때문에 Kw는 35.6이고,

I = 정격전류

L = 길이

A = 단면적

따라서 계산을 해보면 아래와 같습니다.

전압강하는 3.204V입니다. 220V기준이기 때문에 계산을 해보면

1.4563%가 나오는것을 알 수 있고, 3%이내에 들어오는 값이어서 규정에 적합함을 알 수 있습니다.

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2. HEATER

두번째는 전열부하인 히터입니다.

히터의 스펙은 100kw, 440V에 거리는 50m입니다.

삼상이긴하지만 전등과 계산하는게 크게 다르지 않습니다.

역률과 효율은 1로 고려하지 않겠습니다.

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전력과 전압, 전류와의 관계는 아래 식과 같습니다.

따라서 정격전류 I는 131.22A입니다.

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기술기준 판단기준 176조1항5호에 따라

일반부하 중 정격전류가 50A를 초가하는 단일부하이므로

과전류 차단기는 부하의 정격전류치의 1.3배(170.59A)를 넘지 않아야 하므로

차단기의 정격전류는 아래구간에 있어야 합니다.

규격상 따져보면 150A짜리가 적정함을 알 수 있습니다.

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그 다음 케이블을 산정해보면,

차단기의 정격전류보다는 높은 허용전류치를 가져야 하므로

3심 1선식 F-CV 기중트레이 포설조건으로 허용전류 158A짜리 35mm^2이 적당합니다.

(LS산전의 중저압용 배전용케이블 카타로그를 참조바랍니다.

첨부파일로 넣으려고 했는데 파일이 커서 안들어가네요. ^^;;; )

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보정계수는 기중이고 상온이니 30도로 보면 될것 같으니 1이고,

케이블 배치는 기중에 단선으로 배치이니 1로 잡으면 최종 허용전류치는 158A입니다.

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그럼 이 경우 전압강하를 계산해 보겠습니다.

3상3선식 전압강하공식은 아래와 같습니다.

이 식에 대입을 해보면 아래와 같이 계산되어집니다.

전압강하수치가 5.77V이니 440V기준 백분률로 계산해 보면

전압강하율은 1.31%로 3%이내에 들어오기때문에

규정에 부합함을 알 수 있습니다.

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3. FAN

마지막으로 전동기 부하를 계산해 보겠습니다.

FAN의 전동기 용량은 100kw, 440V에 거리는 200m입니다.

히터와 마찬가지로 역률과 효율은 1로 두고 고려하지 않겠습니다.

그럼 전동기의 정격전류는 다음과 같습니다.

위 식을 따라서 계산해보면 정격전류는 131.22A입니다.

역률과 효율을 1로 두고 고려하지 않았으므로 히터와 정격전류는 똑같이 나왔습니다.

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하지만 히터는 기동부하가 없는 일반부하의 한 종류인 전열부하이고,

전동기는 기동부하가 있는 전동부하이기 떄문에 케이블과 차단기 선정에서 차이가 있습니다.

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먼저 케이블의 경우 전동기의 정격전류가 50A를 초과하기 때문에

전압변동을 고려하여 정격전류에 1.1배 한 값(144.34A) 이상의 허용전류치를 가진 케이블로

선정해야 합니다.

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따라서 3심 1선식 F-CV 기중 트레이 포설 기준으로

158A의 허용전류치를 가지는 도체 단면적 35mm^2의 케이블이

적정한것을 알 수 있습니다.

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그리고 차단기는 정격전류치의 3배 혹은 케이블 허용전류치의 2.5배중 작은 값으로 선정해야 하므로,

131.22 x 3 = 393.66 이고

158 x 2.5 = 395 이므로

393.66 을 기준으로 잡고 가장 가까운 규격인 400A를 선정하면 됩니다.

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그리고 전압강하를 계산해 보면 히터와 마찬가지로 3상3선식이니까 식은 아래와 같이 됩니다.

전압강하 수치가 23.1V가 되고

이것을 가지고 기준전압인 440V와 백분율로 계산해보면

5.25%의 전압강하율을 구할 수 있습니다.

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FAN의 경우 거리가 200미터이기 때문에 전압강하율이 6%이내로 들어오면 됩니다.

따라서 규정을 만족하는 것을 알 수 있습니다.

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만약 거리가 300m쯤 된다면 케이블의 도체단면적을 한단계 더 키워야 하겠네요.

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이상으로 말단 분기회로에서의 전등, 전열, 전동부하의 케이블과 차단기의 적정한 용량을 계산해 보았습니다.

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다음 포스팅에서는 간선에 대한 이론을 한번 이야기해 본 뒤 간선에서의 케이블과 차단기의 적정한 용량을

계산해 보도록 하겠습니다.

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감사합니다.

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