저압차단기 ACB(기중차단기) 선정 방법

저압차단기인 ACB(기중차단기, Air Circuit Breaker)를 선정하는 방법에 있어서 소규모 부하와 대규모 산업부하에 있어서 차이와 엔지니어의 선택 차이가 있는 것 같습니다.  이 블로그에서 제시하는 방법은 대규모 산업부하에 사용하는 방식인데, 소규모에도 사용하는 것에 크게 문제는 없는 것으로 보입니다. ACB 규격을 선정하기 위한 국제 Standard는 ANSI/IEEE standard C37.16, ANSI C37.100-1999, NEC(National Electric Code)을 기준으로 해서 보통 설계회사들이 엔지니어링을 합니다. 설계 엔지니어는 아니지만 회사에 있는 각종 Standard 자료를 활용해서 블로그를 작성해 보도록 하겠습니다. 아래 사진은 국내 LG산전의 ACB 차단기 사진입니다.

ACB는 전류를 전달하는 부분, 동작 메카니즘, Solid state Type의 OCR등이 틀안에 포함된 형태의 구조를 띄며 주로 Load Center에 사용되며, ACB에서 자주 등장하는 기본용어들이 몇가지 정리하고 선정으로 넘어가겠습니다. 보다보니 MCCB를 본다는 것이 ACB를 보고 있었네요. 규격이 왔다갔다해서 정신이 사나워서  일단 간단하게 ACB 정리하겠습니다.

■ 용어정리

  - Ampere Frame(AF) : 위 사진에 보시는 모양이 프레임에 해당하는데, 몸체라고 생각하시면 될 것 같고요. 재질은 석유 분해에 얻어지는 내열성이 강한 폴리머계열로 만들어지며, 프레임 사이즈는 800-3200A까지로 생산되며, 오랜 시간동안 최대 전류를 흘려도 차단기가 견딜 수 있는 것을 의미합니다. 이것은 물이 흐르는 수도관의 사이즈라고 생각하시면 얼추 맞습니다. 그리고 100AF이면 100Ampere까지 흘릴 수 있다는 의미입니다. Frame size 용량은 보통 Load Center변압기 전부하의 1.2-1.4배 정도로 선택을 합니다.

  - Ampere Trip(AT) :  회로를 차단하도록 설정하는 전류 설정값이고요, 160A-1600A까지로 부하전류에 따라 결정이 된다. AF과 보통 같게 하거나 약간 낮게 설정합니다. 이것은 수도꼭지에 해당한다고 생각하시면 되고, 몇바퀴를 잠그면 물이 멈출 수 있을까를 결정하는 것이라 보시면 됩니다. 

  - 차단전류(Icu) : 사고시 교류분이외는 직류분이 나타나는데, 두가지 성분이 모두있는 것을 비대칭단락전류라 하며, 수 Cycle후에 교류성분만 남아있을 때를 대칭단락전류라 한다. 

■ ACB 차단기 용량 선정 사례

  - 변압기 전압비가 11kV/415V, %임피던스 6%, 변압기 용량이 250KVA라고 했을 떄 

   - 먼저 전부하전류는 IL=KVA/(√3 *VLL)를 적용하면, IL=347A이고, Ampere Frame은 전부하전류에 1.25배를 적용하면 434A로 이보다 큰 제작사 규격을 선택하면 800A(Standard 기준으로 했지만, 제작사 사양이 이 아래 있는 경우 434A보다 큰 것을 적용하면 됨)

     - Ampere Trip 정격은 부하전류값에 가깝게 선정하지만 계전기 Setting 범위의 원활성을 기하기 위해 감지정격을 600A로 선택을 한다.

    - 마지막으로 정격차단용량은 If=KVA/(√3*VLL*%Z)=5.79kA인데 여기에 1.5배를 곱해  약 8.7kA인데, 제작사 규격을 보고 9kA이상 선정을 하면 된다.

   - 이곳에 빠진 것은 장한시, 단한시, 순시, 지락등의 설정이 추가로 필요하다.