MCCB의 보호 협조 - ZSI와 Cascading

MCCB의 보호 협조 방식 중의 하나인 Zone Selective Interlock (ZSI)과 종속 차단 (Cascading) 대하여 알아보겠습니다. 대부분의 MCCB 제조사들은 ZSI 방식과 Cascading을 지원하고 있습니다. 이번 포스팅은 LS산전의 MCCB를 주 대상으로 검토하였습니다.

 

1. Zone Selective Interlocking 적용

많은 경우에 부하의 하단 부에서 단락사고나 지락 사고가 발생하면 바로 상단의 차단기가 트립되지 않고 보다 상위의 차단기가 먼저 트립되어 그 차단기 하단이 모두 정전되는 사고로 이어지는 경우가 많습니다. 이러한 고충을 토로하는 전기 엔지니어들의 질문이 카페에도 많이 올라옵니다. 그럼 왜 그런 일이 발생하는 것일까요? 바로 차단기 간의 보호협조가 정상적으로 이루어지지 않았기 때문입니다. 이러한 사태를 방지하는 여러 방법중에 ZSI가 있습니다. 이 방식은 고장이 났을때 차단기 간에 신호를 주고 받아서 고장 지점에서 가까운 하위 차단기가 동작하는 순간에는 상위 차단기가 트립되지 않도록 홀딩해주는 방식입니다. 아래의 내용을 자세히 살펴보시기 바랍니다.  

 

 

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2. 종속차단 (Cascading)

 

한류형 차단기는 그것을 통과하는 단락 전류의 피크 값을 제한함으로써, 그 위치의 다운스트림의 모든 회로에서 다른 경우에 필요한 것보다 훨씬 더 낮은 단락 차단 용량을 갖는 스위치 기어, 회로 구성 요소, 열 및 전기 기계적 내구 능력을 사용할 수 있게 합니다. 물리적 크기의 감소와 낮은 성능 요구 사항은 상당한 경제성과 설치 작업의 단순화를 가져다줍니다. 한류형 차단기는 단락 상태 시 다운스트림 회로에 소스 임피던스를 증가시키는 영향을 미치지만, 다른 상황 즉 예를 들어 (낮은 소스 임피던스가 매우 바람직한) 큰 모터의 시동에는 그런 영향을 미치지 않는다는 점에 주목할 수 있습니다.

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대부분의 국가 표준은 한류 CB에 의해 "통과"되는 에너지의 양이 모든 다운스트림 CB 및 구성 요소가 손상 없이 견딜 수 있는 에너지보다 적다는 조건하에 캐스케이드 기술을 인정합니다.

 

실제로는 실험실에서 수행된 테스트를 통해서만 CB에 대해 확인할 수 있습니다. 이러한 테스트는 표 형태로 정보를 제공하는 제조업체에서 수행하므로 사용자는 권장 회로 차단기 유형의 조합을 기반으로 한 계단식 방식을 자신 있게 설계할 수 있습니다.

 

전류 제한은 관련된 한류 차단기에 의해 제어되는 모든 다운스트림 회로에 이점이 있습니다.

 

이 원칙은 제한적이지 않습니다. 즉, 한류 차단기는 다운스트림 회로의 정격이 충분하지 않은 어떤 지점에도 설치될 수 있습니다.

 

다음과 같은 이점이 있습니다.

 

• 간소화된 단락 전류 계산
• 단순화(즉, 다운스트림 스위치 기어 및 어플라이언스의 선택 폭 확대)
• 낮은 차단 용량의 개폐 장치 및 기기의 사용, 결과적으로 비용 절감
• 경량 장비는 일반적으로 부피가 작기 때문에 공간의 경제성 증가

 

 

 

차단기의 조합 예제

아래의 표에서 220V와 380V에서의 종속 차단을 위한 차단기를 선정해 보겠습니다. 상위와 하단의 차단기 조합은 반드시 제조사에서 제공한 Cascading 선정표를 이용하여 선정하여야 합니다.

 

먼저 220V 계통인 경우입니다.

상위 차단기가 Susol TS100N인 경우 하위 차단기를 어떻게 선정해야 할까요? 회로의 단락 전류가 45kA라고 하면 ABS33c 30kA를 사용하여 50kA의 차단 성능을 발휘할 수 있습니다.

 

380V 계통에서는 아래의 표를 사용합니다. 상위 차단기가 Susol TD100N인 경우 회로의 단락 전류가 20kA 이면 아래의 표에서 하위 차단기로 ABS33c 14kA 차단기를 사용하여 25kA까지 차단 능력을 상승시킬 수 있습니다.

위의 두 케이스를 참고하고 Cascading Table을 살펴보면 상위 차단기의 차단 전류만큼의 성능이 향상되는 것은 아니고 하위 차단기보다는 높지만 상위 차단기보다는 낮은 차단 성능을 보이고 있다는 사실을 확인할 수 있습니다. 이점을 기억해 둘 필요가 있습니다.

 

많은 경우에 하위 차단기의 경우 정격 전류도 낮고 이에 따라 낮은 차단 용량을 가진 경우가 많습니다. 회로의 단락 용량이 높을 경우 이 단락 용량에 맞는 차단기를 모두 선정하는 것이 부담이 될 때가 많습니다. 이러한 경우에는 Cascading 방식을 적극 고려할 필요가 있습니다.