간선 차단기 용량 / 케이블 사이즈 (전선 굵기) 선정 #2

오늘은 지난 포스팅에서 알아보았던 저압간선의 차단기용량과 케이블사이즈를 설계하는 방법을

직접 실제로 계산하여 진행해 보겠습니다.

 

아래의 이전 포스팅을 통해 간선 설계의 절차에 대해 미리 확인하시기 바랍니다.

mech19.tistory.com/84

간선 차단기 용량 / 케이블 사이즈 (전선 굵기) 선정

 

분기회로 설계 때 사용했던 아래의 예시모델을 좀 더 확장해서 사용해 보겠습니다.

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분기회로때와 달라진점은 MCC전단에 LOAD CENTER가 추가되었다는 점입니다.

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이전 포스팅에서는 전압강하를 계산해보기 위해

변압기의 위치를 특정해야 했기 때문에 MCC에 변압기가 위치했다고 가정하였지만,

이번에는 간선의 케이블과 간선의 차단기를 설계해 보는 과정이기때문에

굳이 변압기의 위치를 MCC로 가정할 필요는 없습니다.

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따라서 LOAD CENTER에서 MCC까지 440V 3상 3선식으로 전원이 공급된다고 가정하겠습니다.

(LIGHTING전원의 220V는 MCC에서 변압기를 사용한다고 가정하겠습니다.)

(아울러 FAN과 HEATER의 효율, 역률은 1로 가정하겠습니다.)

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그럼 FAN의 전동부하의 정격전류치와

HEATER와 LIGHTING의 일반부하의 정격전류치를 구해보도록 하겠습니다.

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1. 각 부하의 정격전류 계산

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먼저 FAN(전동부하)의 정격전류 입니다.

P(kw) = √3 ×V ×I × cosθ ×η​ 으로

정격전류 I의 값은 131.22A 입니다.

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그 다음 HEATER(일반부하)의 정격전류입니다.

구하는 식은 FAN과 동일하며 정격전류 I의 값은 131.22A입니다.

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그리고 LIGHTING(일반부하)의 정격전류는 220V로 계산했을때는 4.5A이지만,

440V로 환산하여 계산해야 하기 때문에 계산을 해보면 약 3.94A가 나옵니다.

 

(440V는 3상 3선이고 단상 220V를 쓰기 위해서는

쉽게는 바로 단상 220V로 바꿔주는 단권선 변압기를 사용하면 되지만

저는 델타 - 와이 결선 변압기로 3상 3선 440V를 3상 4선 380V로 바꿔

220V를 뽑아 쓰는 것으로 예시를 들었습니다.

이때 3상 중에서 한상에서만 1kw를 사용한다고 해도 3상 전체에 동일한 용량의 변압기가 필요하기에

3kw 델타 - 와이 변압기로 가정하였으며, 이때 정격전류는 3.94A가 나옵니다.

자세한 내용은 다른 포스팅을 통해 공부해 보겠습니다.)

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여하튼 따라서 일반부하 정격전류의 합은 135.16A 입니다.

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2. 케이블 허용전류치 산정방법 선정

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지난번 포스팅에서 보았듯이 전동부하의 정격전류의 합보다 일반부하의 정격전류의 합이 더 크기 때문에

케이블은 정격전류의 총합 266.38A 보다 큰것을 이용하면 됩니다.

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LS산전의 F-CV 기준 기중트레이 포설방식으로 266.38A보다 큰 298A의 허용전류치를 갖는 95sq로 선정하면 됩니다.

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3. 차단기 정격전류치 계산

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그리고 차단기의 정격전류는

IB ≤ IM × 3 + IH 와 IB ≤ IW × 2.5 로 계산한 값 중에서 작은 값으로 선정해야 하므로

직접 계산해 보면 전자의 경우 528.82A이고 후자의 경우는 745A이므로

전자의 값(528.82A)보다 바로 아랫단계의 값을 갖는 차단기로 선정해야 합니다.

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4. 차단기 정격전류 선정

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상기 3번을 통해 계산한 528.82보다 바로 아랫단계의 정격을 갖는 차단기는

LS산전의 Metasol 기준으로 정격이 500A인 제품이 있습니다.

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5. 다른 상황 가정

이번에는 약간 상황을 바꿔서 전동부하의 정격전류가 일반부하의 정격전류의 합보다 큰 상황을 가정해 보겠습니다.

전동부하의 정격전류를 10A올려서 141.22A로 두고 일반부하의 정격전류의 합을 135.16A로 그대로 계산해 보겠습니다.

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5-1. 케이블 허용전류치 산정방법 선정

지금까지의 상황과는 다르게

전동부하의 정격전류가 일반부하의 정격전류의 합보다 더 크기 때문에

케이블 허용전류치를 산정하기 위한 계산법이 달라지게 됩니다.

전동부하의 정격전류가 일반부하의 정격전류의 합보다 더 크고

전동부하의 정격전류가 50A를 초과하기 때문에 IW ≥ IM × 1.1 + IH 의 계산결과를 따라야 합니다.

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이를 따라서 계산해보면 290.5A가 기준이 되고 이보다 큰 허용전류치를 갖는 케이블로 산정해야 합니다.

물론 결국엔 동일한 스펙의

LS산전의 F-CV 기준 기중트레이 포설방식으로 298A의 허용전류치를 갖는 95sq로 선정하면 됩니다.

​​하지만 여기서 중요한 것은 선정의 기준이 되는 계산결과의 정격전류의 값이 바뀐것을 아는 것입니다.

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부하의 종류에 따라 전동부하와 일반부하를 나누어 합하고, 전동부하와 일반부하의 크기를 제대로 비교해서

IW ≥ IM + IH

IW ≥ IM x 1.25 + IH

IW ≥ IM x 1.1 + IH

중에서 제대로 골라서 사용할 수 있어야 된다는 뜻입니다.

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5-2. 차단기 정격전류치 계산

5-1과 동일한 상황에서 차단기의 정격전류를 계산하여 선정해 보겠습니다.

IB ≤ IM × 3 + IH 와 IB ≤ IW × 2.5로 계산한 값 중에서 작은 값으로 선정해야 하니,

계산해보면 전자는 558.82A이고,

후자는 745A이므로 전자의 값(558.82A)보다 바로 아래단계의 값을 갖는 차단기로 선정해야 합니다.

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LS산전의 Metasol 기준으로 정격이 500A인 제품이 있습니다.

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오늘은 간선의 케이블과 차단기를 직접 예시를 통하여 계산해 보았습니다.

몇가지 수식만 기억하면 금방 계산할 수 있습니다.

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다음 포스팅에서는 차단기에 대해 더 공부해보고 고장전류를 계산해보아 정격차단전류의 선정을 해보겠습니다.

감사합니다.