차단기의 정격전류와 차단용량은 어떤 차이가 있나요?

Question

전기설비에서 차단기를 선정할 때 정격전류와 차단용량을 모두 고려해야 한다고 배우는데, 두 용어가 자주 헷갈립니다. 정격전류는 평상시 흐르는 전류 기준이고, 차단용량은 사고전류를 끊을 수 있는 능력이라고 들었지만 실제로 어떤 상황에서 문제가 되는지 궁금합니다. 만약 정격전류가 너무 작거나 너무 크면 어떤 문제가 생기는지, 차단용량이 부족하면 어떤 위험이 있는지도 알고 싶습니다. 설계 시 부하전류와 단락전류를 어떻게 고려해서 차단기를 선정하는지도 설명해주시면 좋겠습니다.

Answer 1

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

결론부터 말씀드리면 정격전류는 차단기가 정상 운전 상태에서 지속적으로 흘릴 수 있는 전류값이고, 차단용량은 단락사고 같은 고장 상태에서 큰 전류를 안전하게 끊을 수 있는 능력입니다. 정격전류는 부하전류와 관련이 있습니다. 부하전류보다 너무 작은 차단기를 선정하면 정상 운전 중에도 차단기가 자주 떨어져 설비 운전에 지장을 줍니다. 반대로 정격전류를 너무 크게 선정하면 과부하가 발생해도 차단기가 늦게 동작하거나 동작하지 않아 전선이 먼저 과열될 수 있습니다. 따라서 정격전류는 부하의 정상 운전 전류보다 약간 여유 있게 선정하되, 전선의 허용전류를 초과하지 않도록 해야 합니다. 차단용량은 고장전류와 관련이 있습니다. 단락사고가 발생하면 정상전류보다 훨씬 큰 전류가 흐르는데, 차단기가 이 전류를 끊을 수 있어야 합니다. 차단용량이 실제 단락전류보다 작으면 접점이 떨어져도 아크가 꺼지지 않고 내부 압력이 상승해 차단기 파손이나 폭발, 화재로 이어질 수 있습니다. 설계 시에는 먼저 부하전류를 계산하여 정격전류를 선정하고, 해당 위치에서 발생 가능한 최대 단락전류를 계산하여 그보다 큰 차단용량을 가진 차단기를 선정합니다. 특히 수전점이나 변압기 2차측 가까운 곳은 단락전류가 크기 때문에 높은 차단용량이 필요합니다. 결국 정격전류는 평상시 운전 기준이고 차단용량은 사고 시 안전 기준이며, 둘 중 하나라도 잘못 선정하면 설비 보호가 제대로 이루어지지 않습니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

정격전류는 평상시 부하를 안전하게 돌리는 기준이라 너무 작으면 자꾸 차단기가 떨어집니다. 그리고 너무 크면 과부하 시에도 안 끊겨서 화재 위험이 커지구요. 차단용량은 단락 사고 때 폭발하지 않고 버티는 힘이라 부족하면 차단기 자체가 파손될 수 있으니 부하전류와 단락전류를 꼭 각각 계산해서 선정해야 합니다. 실무에서는 정격전류는 부하 합계보다 약간 여유 있게 잡고 차단용량은 상위 계통의 단락전류보다 큰 제품을 고르는 게 핵심이에요.

Answer 3

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

정격전류는 차단기가 지속적으로 흘려도 되는 전류의 기준인 동시에 그보다 커지게 되면 과부하로 판단하여 차단을 시작하는 기준점이라고 보시면 됩니다. 너무 작게 잡으면 정상운전인데도 불필요하게 정지가 되는 현상이 발생할 수 있고, 너무 크게 잡으면 과부하가 걸려도 차단이 늦거나 안될 수도 있습니다.

그리고 단락이 나면 전류는 평소의 수백배까지 순간적으로 크게 오르는데 이때 차단기는 접점이 벌어지면서 아크가 생기고 버티고 꺼야 하는데 이 능력이 차단용량 입니다. 차단용량이 부족하면 접점이 녹아붙어 차단이 실패하게 되는 현상이 발생하게 되고 아크가 지속이 되면 대형 화재로 이어질 수 있습니다.