전기설비에서 차단기 정격전류와 차단용량은 어떻게 구분해야 하나요?

Question

전기기사 전기설비나 실기 문제에서 차단기를 선정할 때 정격전류와 차단용량을 모두 확인해야 한다고 하는데, 두 개념이 자주 헷갈립니다. 정격전류는 평상시에 흐르는 부하전류를 기준으로 선정한다고 알고 있고, 차단용량은 단락사고가 발생했을 때 큰 전류를 차단할 수 있는 능력이라고 알고 있습니다. 그런데 실제 문제를 풀다 보면 부하전류, 허용전류, 정격전류, 단락전류, 차단전류, 차단용량이 한꺼번에 나오기 때문에 어떤 값으로 무엇을 판단해야 하는지 어렵습니다. 만약 정격전류를 너무 작게 선정하면 정상 운전 중에도 차단기가 자주 떨어질 것 같고, 너무 크게 선정하면 과부하 보호가 안 될 것 같습니다. 또 차단용량이 부족하면 사고전류를 끊지 못해 위험하다고 하는데 실제로 어떤 사고로 이어지는지도 궁금합니다. 전선 굵기 선정과 차단기 선정은 어떤 관계가 있는지, 실무에서는 이 두 항목을 어떻게 맞춰서 설계하는지도 자세히 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

정격전류는 평상시 부하가 안전하게 흐르는 기준이고 차단용량은 사고 시 거대한 단락전류를 견디는 힘이라서 둘을 꼭 구분해야해요. 차단용량이 부족하면 사고 때 차단기가 폭발할 수 있으니 단락전류보다 큰 것을 골라야 하고 전선 허용전류보다는 차단기 정격전류가 작아야 화재를 막습니다. 실무에선 부하전류 < 차단기 정격 < 전선 허용전류 순서로 맞추는 게 핵심이니 이 규칙만 잘 기억하면 문제 풀 때도 훨씬 수월할거 같네요.

Answer 2

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

결론부터 말씀드리면 차단기의 정격전류는 정상 상태에서 계속 흘릴 수 있는 전류 기준이고, 차단용량은 단락사고 같은 고장 상태에서 큰 전류를 안전하게 차단할 수 있는 능력입니다. 정격전류는 부하전류와 관련이 있습니다. 회로에 연결된 부하가 정상적으로 운전할 때 필요한 전류보다 차단기 정격전류가 작으면 정상 사용 중에도 차단기가 동작할 수 있습니다. 반대로 정격전류를 지나치게 크게 선정하면 과부하가 발생해도 차단기가 늦게 동작하거나 동작하지 않아 전선이나 기기가 먼저 과열될 수 있습니다. 그래서 차단기 정격전류는 부하전류보다 크되, 전선의 허용전류를 넘지 않도록 선정하는 것이 중요합니다. 전선은 자신의 허용전류 이상으로 전류가 흐르면 발열이 심해지고 절연이 손상될 수 있으므로, 차단기는 전선을 보호할 수 있는 크기여야 합니다. 차단용량은 단락전류와 관련이 있습니다. 단락사고가 발생하면 부하를 거치지 않고 매우 낮은 임피던스 경로로 전류가 흐르게 됩니다. 이때 전류는 정상전류의 수십 배까지 커질 수 있으며, 차단기가 이 전류를 안전하게 끊어야 합니다. 차단용량이 부족하면 차단기 접점이 벌어져도 아크가 꺼지지 않고 계속 유지될 수 있습니다. 그 결과 차단기 내부가 파손되거나 폭발할 수 있고, 주변 설비 화재로 이어질 수 있습니다. 실기 문제에서는 변압기 용량과 퍼센트 임피던스를 이용해 단락전류를 계산한 뒤, 그 값보다 큰 차단용량을 가진 차단기를 선정하는 방식이 자주 나옵니다. 실무에서도 수전점이나 변압기 2차측 가까운 지점은 단락전류가 크기 때문에 높은 차단용량이 필요합니다. 정리하면 정격전류는 평상시 운전전류 기준, 차단용량은 사고전류 차단 기준입니다. 전선 허용전류, 부하전류, 차단기 정격전류, 예상 단락전류가 서로 맞아야 안전한 설비가 됩니다.