전기 설계를 하거나 현장 엔지니어로 일할 때 정리된 테이블이 있으면 많은 도움이 됩니다. 일일이 계산하지 않아도 개략적으로 판단할 수 있는 근거가 되는 자료가 있으면 좋습니다. KEC가 새로 제정이 된 후에는 예전에 쓰던 자료가 쓸 수 있는 자료인지 판단하기 애매할 때가 있을 겁니다. 저도 그런 점에 착안해서 많이 쓰는 저압 전동기용 차단기의 크기를 선정하고 개략적이라도 케이블 사이즈를 선정하는 데 도움이 되는 표를 만들어 보고 싶었습니다.
실제로 만들려고 해보니 여러 문제도 많고 어떻게 적용해야 할지 꼼꼼하게 따져야 하는 부분도 많이 보였습니다. 제가 만든 테이블이 100% 정확하다고 하기는 어렵겠지만 참고는 할 수 있을 것으로 봅니다. 혹시 고치거나 추가해야 할 사항이 있다면 언제든지 제안을 주시기 바랍니다.
1. 저압 전동기 회로의 MCCB 사이즈와 케이블 사이즈 선정표 (11/20 업데이트)
플랜트에서는 최소 전력 케이블 사이즈를 일반적으로 4mm2로 사양서에 명시하는 경우가 많습니다. 최소 케이블 사이즈에 주의해야 합니다.
2. 위의 테이블이 나온 근거는 아래와 같습니다.
전동기 자료는 효성중공업 홈페이지의 자료입니다.
MCCB 자료는 LS산전의 SUSOL 제품의 카탈로그입니다
케이블 허용전류는 KEC 핸드북의 자료입니다.
그 외 계산식은 KEC에서 발췌하였습니다.
(b) 과부하 전류에 대한 보호
위의 테이블을 만들면서 KEC의 해석에 대해서 고민한 부분이 있습니다.
KEC의 과전류보호 장치와 관련된 수식을 어떻게 적용할 것인가 하는 부분이었습니다.
위의 KEC에서 과부하 보호 장치의 정격전류를 산출하는 수식을 전동기 회로에 적용을 어떻게 해야 하는가에 대한 의문입니다. 전동기 회로에는 MCCB는 MAGNETIC ONLY라는 방식을 사용합니다. 그래서 단락만 보호하고 과부하는 보호를 하지 않습니다. 과부하는 EOCR 등의 보호 장치에 의해서 MC로 차단을 하게 됩니다. 위 수식으로 계산을 하면 과부하 보호 장치의 정격전류는 MO TYPE의 정격전류에 비해서 많이 커지게 됩니다.
MO TYPE MCCB를 쓰면 여기에는 과전류 보호장치가 없기 때문에 EOCR을 적용한 것으로 해서 과전류 보호 시의 규약 동작 배율을 계산했습니다.
90KW 전동기를 예로 들면 기동시간이 6초라고 할 때 여유율 50%로 해서 9초로 하면 4.5배의 규약 동작 배율이 나오기 때문에 In = 173.7 x 6.3 / 4.5 = 243.2A 가 나옵니다. 그러면 220A MCCB를 사용하지 못하고 320A를 써야 합니다. 한 단계 MCCB가 커지는 것이죠.
이 계산식은 과부하 보호 기능이 있는 MCCB의 경우에는 기동 시에 기동전류로 인해 동작하는 일이 없도록 하기 위해서 이 수식이 적용되는 것이기 때문에 기동전류로 인해서 동작할 위험이 없는 MO TYPE의 경우에는 이 수식은 적용하지 않아도 된다고 판단했습니다. 그래서 MCCB의 정격전류 선정에 이 수식을 적용하지 않았습니다.
아래의 전동기 보호용 MCCB를 적용하는 기준을 적용해서 MCCB 크기를 결정하였습니다.
케이블 사이즈 결정은 또 다른 고민을 주었습니다.
위의 KEC 자료에서 보이는 수식에 적용된 보호장치의 규약 동작 전류에 대한 사항을 어떻게 적용할 것인가 하는 문제입니다. 그런데 자세히 보니까 규약 동작 전류는 가정용 차단기와 산업용 차단기에 대해서 1.3배 혹은 1.37배의 전류에서 60분/120분 이내 동작하는 것을 보장하는 내용이기 때문에 과전류 보호장치가 없는 MO TYPE MCCB에는 적용이 안되는 문제였습니다.
그리고 케이블을 차단기의 정격전류 이상으로 선정하면 케이블의 허용전류에 1.45를 곱한 값이 차단기의 정격전류에 최대 1.37배를 곱한 값보다 항상 클 수밖에 없기 때문에 케이블의 허용전류 선정에도 문제가 없다고 판단하였습니다.
엄밀하게 따지면 케이블의 허용전류 값은 차단기의 정격전류와 같거나 조금 크면 문제가 없습니다. 그런데 KEC 핸드북에서 케이블 허용전류를 차단기 정격전류의 1.25배로 할 것을 아래와 같이 추천하기 때문에 이를 반영하여 선정하였습니다.
(c) 케이블 포설에 따른 허용 전류 감소 계수 적용
케이블의 허용전류 감소계수는 트레이 포설 기준으로 0.86을 적용합니다.
(d) 케이블 굵기 선정 기준
산출된 케이블 허용전류를 기준으로 KEC의 케이블 표에서 케이블 사이즈를 선정합니다.
끝으로 위의 표를 작성할 때 케이블 길이를 100M 이하로 잡았기 때문에 케이블의 전압강하를 고려하지 않았습니다. 만약 케이블이 200M 이상으로 된다면 케이블 사이즈는 허용전류보다 전압강하로 인해서 결정될 가능성이 매우 높기 때문에 전압강하를 충족하는지 반드시 확인해야 합니다.
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