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- 왜 단락전류를 구해야 할까?
- 단락전류는 실제 사고 때 흐를 수 있는 최대 전류예요.
- 이 값은 차단기·계전기·변압기·케이블 설계를 결정하는 데 매우 중요합니다.
- 차단기: 정격 차단용량이 단락전류보다 커야 함.
- 보호계전기: 트립 세팅을 단락전류에 맞춰야 함.
- 케이블/버스덕트: 단락전류로 발생하는 열·기계적 스트레스에 견뎌야 함.
⚡ 1. 차단기의 역할
- 차단기는 **고장 전류(단락전류)**가 흐를 때 회로를 끊어주는 장치예요.
- 그런데 단락전류는 순간적으로 수천~수만 암페어까지도 올라갑니다.
- 차단기는 이 큰 전류를 **물리적으로 끊어낼 수 있는 힘(내구성)**을 가지고 있어야 해요.
⚡ 2. 정격 차단용량이란?
- 차단기가 안전하게 끊어낼 수 있는 최대 단락전류를 말합니다.
- 예) 차단기 정격 차단용량이 10 kA라면, 최대 10,000 A까지는 끊을 수 있다는 뜻이에요.
- 만약 고장 전류가 12 kA라면? → 차단기의 한계를 넘어섰으므로 차단기 자체가 파손될 수 있습니다.
⚡ 3. 왜 못 끊을까?
- 아크(arc)
- 전류를 끊을 때 접점이 벌어지면 불꽃(아크)이 생겨요.
- 단락전류가 정격보다 크면 아크가 너무 강해져서 꺼지지 않고 계속 이어져 버립니다.
- 결국 차단기가 회로를 못 끊고 불타버릴 수 있어요.
- 기계적 힘
- 큰 전류가 흐르면 전자기력이 생겨서 차단기 내부 부품이 튀거나 부서질 수 있음.
- 열적 한계
- 아주 큰 단락전류가 순간적으로 흐르면 차단기 금속 부품이 **순간 용융(녹음)**될 수 있어요.
🎯 쉽게 비유
- 정격 차단용량 = 사람이 들 수 있는 최대 무게라고 생각해 보세요.
- 내가 50kg까지 들 수 있는데, 갑자기 80kg 짐을 들면 어떻게 될까요? → 허리 다치거나 손에서 짐이 떨어집니다.
- 차단기도 마찬가지예요. 자신이 감당할 수 있는 전류 이상이 오면, 끊는 데 실패하고 오히려 차단기 자체가 고장날 수 있어요.
✅ 정리
- 차단기는 고장 전류를 끊기 위해 정격 차단용량을 가져야 한다.
- 실제 단락전류가 정격보다 크면, 차단기는 아크 소멸 실패·내부 파손·발열 손상으로 차단을 못 한다.
- 그래서 실제 단락전류 ≤ 차단기 정격 차단용량 조건을 반드시 만족해야 안전합니다.
⚡ 차단기의 정격 차단용량 범위
- 저압 차단기 (MCCB, 소형 차단기)
→ 보통 수 kA 수준 (예: 5 kA, 10 kA, 15 kA, 30 kA 등)
→ 건물 분전반이나 소형 배전반에서 사용 - 대형 차단기 (ACB, VCB, GCB 등)
- ACB (Air Circuit Breaker, 기중차단기): 보통 25 kA ~ 85 kA 정도
- VCB (Vacuum Circuit Breaker, 진공차단기): 보통 20 kA ~ 50 kA 정도 (중전압 3.3~33 kV급 설비)
- GCB (Gas Circuit Breaker, 가스차단기): 초고압 송전용, 수십 kA ~ 수십만 A까지 가능
- 고압·특고압 계통에서는 실제 단락전류가 수천~수만 A가 나오므로, 차단기도 그만큼 높은 정격을 가져야 합니다.
⚡ 왜 수천~수만 A인가?
- 송전·배전 계통에서 고장점 임피던스가 매우 작음 → 전류가 수천~수만 A로 순간적으로 흐름
- 따라서 설비 보호용 차단기는 반드시 해당 계통에서 발생 가능한 최대 단락전류보다 큰 차단용량을 가져야 안전
🎯 정리
- “정격 차단용량이 수천~수만 A”라는 말은 **대형 차단기(ACB, VCB, GCB 같은 배전/송전용)**를 말하는 게 맞습니다.
- 저압용 소형 차단기는 보통 몇 kA 수준,
- 중·고압용 대형 차단기는 수십 kA 이상의 차단능력을 갖습니다.
저압 배전반에서 사용하는 **MCCB (몰드케이스 차단기)**에는 사실 두 가지 보호 기능이 있습니다.
1️⃣ 과부하 보호 (수십 A ~ 수백 A 수준)
- 예: 차단기 정격 30 A, 50 A …
- 부하가 정격 이상으로 조금씩 커질 때 (예: 모터 과부하, 회로에 부하 증설) → MCCB 안의 열동(thermal) 트립 장치가 작동해서 몇 초~수십 초 후 차단.
- 이는 **“정격전류 기반 보호”**라고 볼 수 있습니다.
2️⃣ 단락(사고) 보호 (수천 ~ 수만 A 수준)
- 만약 회로에 단락(Short Circuit) 이 발생하면, 순간적으로 수천~수만 A의 전류가 흘러요.
- 이때는 열동 트립으로는 너무 느리기 때문에, MCCB 안의 **전자석(magnetic trip) + 차단용 구조(Arc chute)**가 동작해 즉시 (수 ms~수 cycle 이내) 차단합니다.
- 이걸 **정격 차단용량 (Breaking Capacity, Icu, Ics)**이라고 부릅니다.
- 예: MCCB 정격전류 50 A, 차단용량 18 kA → 평상시 50 A 넘으면 과부하 차단 / 단락 시 최대 18,000 A까지 안전하게 차단 가능
🎯 쉽게 정리
- MCCB는 “두 가지 눈”을 가지고 있음
- 작은 과부하(수십 A, 수백 A)는 열감지로 천천히 차단
- 큰 단락전류(수천 A, 수만 A)는 전자석+아크 소호로 즉시 차단
- 그래서 차단기의 스펙을 보면 정격전류 (In) 와 정격 차단용량 (Icu, Ics) 두 가지가 꼭 같이 표기되어 있습니다.
👉 한 줄 요약:
MCCB는 평상시에는 30 A, 50 A 같은 “정격전류 보호”를 하고, 사고 시에는 수천~수만 A의 “단락전류 차단”까지 수행할 수 있는 두 가지 기능을 동시에 갖춘 장치예요 ✅.
MCCB가 과부하(Overload) 상황에서 "서서히(trip delay)" 차단되는 시간은 트립 특성 곡선(Time-Current Characteristic Curve) 에 의해 정해집니다.
⚡ 1. 기본 원리
- MCCB 내부에는 열동 트립(thermal trip) 장치가 있어서, 전류가 정격보다 크면 내부 바이메탈(bimetal)이 서서히 휘어지면서 차단기를 작동시켜요.
- 전류가 정격에 비해 얼마나 큰가에 따라 차단 시간이 달라집니다.
⚡ 2. 일반적인 시간 범위
(제조사와 모델에 따라 조금씩 다름)
- 정격전류 1.05 × In
→ 수십 분 이상 버팀 (바로 떨어지지 않음, 일시적 과부하는 허용) - 정격전류 1.2 × In
→ 대략 수분(2~10분) 내에 트립 - 정격전류 1.5 × In
→ 수십 초 ~ 2분 정도 내에 트립 - 정격전류 6~10 × In (단락에 가까운 큰 전류)
→ 전자석 트립이 즉시 작동 (수 ms ~ 수 cycle 이내)
⚡ 3. 쉽게 말하면
- 작은 과부하 → 수 분~수십 분 후 천천히 차단
- 큰 과부하 → 수 초~수십 초 안에 차단
- 단락(Short, 수천 A) → 0.01초 안에 순간 차단
🎯 한 줄 요약
MCCB는 과부하시 보통 몇 초에서 몇 분 사이에 서서히 차단하며, 정확한 시간은 과부하 전류 크기와 제조사 특성 곡선에 따라 달라집니다.
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