차단기 및 전선 규격 핵심 총정리 – 전기안전관리자 교육 특별과정

공동주택 전기설비점검-차단기 및 전선의 규격

1. 차단기 동작 특성

공동주택 전기설비에서 사용되는 저압 차단기는 크게 다음과 같이 구분된다.

• 기중차단기 (ACB, Air Circuit Breaker)
• 배선차단기 (MCCB, Molded Case Circuit Breaker)
• 누전차단기 (ELB or ELCB, Earth Leakage Circuit Breaker)

각 차단기는 설치 위치와 보호 목적이 다르므로 정확한 이해가 필요하다.

 

기중차단기 (ACB)

배전반에 설치된 비츠로 사 ACB

기중차단기는 주로 전력용 변압기 2차측에 설치되는 주차단기로 사용된다.

과전류 계전기(OCR) 및 지락 계전기(OCGR) 기능을 포함하고 있으며, 차단기 트립 시 동작 시간, 고장 전류 등의 사고 이력을 저장할 수 있다.  또한 트립 설정값 조정이 가능하여 계통 운영의 유연성과 관리 편의성이 높은 것이 특징이다.

배선차단기 (MCCB)

분전반에 설치된 비츠로 사 MCCB

배선차단기는 전선 및 케이블과 같은 배선을 보호하기 위해 설치되며 배선차단기 정격전류는 반드시 배선의 허용전류보다 작게 선정해야 한다.

허용전류란 전류가 흐를 때 발생하는 열로 인해 전선의 절연체가 손상되지 않고 안전하게 사용할 수 있는 최대 전류를 의미한다. 허용전류를 초과하여 장시간 사용할 경우 절연 열화가 발생하고, 이는 누전 및 전기화재로 이어질 수 있으므로 차단기가 먼저 동작하도록 설계해야 한다.

누전차단기 (ELB or ELCB)

분전반에 설치된 3극, 2극 ELB(ELCB)

누전차단기는 인체 보호를 목적으로 사용되는 차단기이며, 세대 분전반의 분기 차단기로 사용된다.

국가별로 명칭이 다르게 사용되며, ELB, ELCB 외에도 RCD, RCCB 등으로 표기되기도 한다.

누전차단기의 변화 (2000년 기준)

구글링한 옛날 누전차단기

과거의 누전차단기는 누전 및 지락 사고에만 동작하였기 때문에 과전류 보호를 위해 별도의 차단기를 추가로 설치해야 했다. 하지만 2000년 이후에는 과부하 및 단락 보호 기능까지 포함되면서 구조가 개선되었고, 현재의 일반적인 구성은 다음과 같다.

• 메인 차단기 : 배선차단기(MCCB)
• 분기 차단기 : 누전차단기(ELB)

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2. 누전차단기의 인체 보호 기준

인체의 전기적인 특성

인체에 전류가 흐를 경우 다음과 같은 영향을 받는다.

• 최소 감지 전류 (1~2mA)
  - 인체의 위험은 없으나 전류를 느끼기 시작
• 가수 전류 (10~15mA)
  - 고통은 있으나 참을 수 있으며 이탈 가능
• 불수 전류 (15~30mA)
  - 근육 마비로 운동이 자유롭지 않음
• 심실 세동 전류 (50mA 이상)
  - 심실세동 및 심장마비 위험

누전 차단기의 설치 기준

• KEC 242.8.6 (전원자동차단에 의한 고장보호장치)
  - 모든 콘센트는 정격감도전류가 30mA 이하인 누전차단기에 의하여 개별적으로 보호되어야 한다.
• KEC 234.5 (콘센트의 시설)
  - 욕조나 샤워시설이 있는 욕실 또는 화장실 등 인체가 물에 젖어있는 상태에서 전기를 사용하는 장소에 콘센트에는 인체감전보호용 누전차단기(정격감도전류 15mA, 동작시간 0.03초 이하의 전류동작형의 것)로 접속하거나 또는 인체감전보호용 누전차단기가 부착된 콘센트를 시설하여야 한다.)

정격감도전류와 동작 특성

• 정격전류
  - 정격전류 1.45배의 전류가 60분간 지속 시 트립
  - 과부하 전류가 커질수록 동작시간은 점차 빨라지는 반한시 동작 특성
  - 정격전류의 3~5배의 과전류가 흐르면 0.2초 이내 차단기 순시 트립
• 정격감도전류
  - 누설전류에 의해 차단기가 트립되는 전류
  - 인체보호형(고감도형) : 15, 30 mA
  - 화재보호용(중감도형) : 50, 100, 500 mA
• 정격부동작전류
  - 정격감도전류의 50%
• 정격동작전류
  - 정격감도전류의 60~80%
• 정격차단전류
  - 차단 가능한 고장전류의 한계값

태성 사의 누전차단기 정면, 측면에 표기된 스펙

 

 

 

 

3. 배선차단기의 설계 기준

과부하 보호장치 선정 

배선차단기의 정격전류는 다음 기준으로 선정한다.

• 차단기 정격전류 = 설계전류 × 1.25
• 설계전류 < 차단기 정격전류 < 도체의 허용전류

이는 차단기를 100% 사용하지 않고 약 80% 수준으로 운전하여 여유 용량을 확보하기 위한 설계 기준이다.

보호장치 동작시간 및 특성

구분	동작전류 [A]	동작 시간		계산식
		63A 이하	63A 초과	63A 이하	63A 초과
주택용 배선차단기	정격전류*1.45	60분	120분	정격전류*1.45	정격전류*1.52
산업용 배선차단기	정격전류*1.3	60분	120분	정격전류*1.3	정격전류*1.37

IEC 표준에 따른 차단기의 구분

구분	일반적인 적용
B형	- 일반 가정 및 저항성 부하 - 정격 전류의 3~5배 전류에서 순시 트립
C형	- 소형 전동기, 소형 변압기 등 소형 유도성 부하 - 정격 전류의 5~10배 전류에서 순시 트립
D형	- 대형 전동기, 대형 변압기 등 대형 유도성 부하 - 정격 전류의 10~20배 전류에서 순시 트립

4. 전선 규격 및 허용전류

건물 내 배선 환경

건물 내 배선은 일반적인 노출 공간이 아닌 다음과 같은 구조 내부 공간에 설치되는 경우가 많으며 이러한 공간을 건물의 빈공간(building void)라고 한다.

• 칸막이 내부
• 이중 바닥
• 이중 천장
• 창틀 및 문틀 내부

공사 방법에 따른 구분

전선의 허용 전류는 매입 공사 방법에 따라서 다르게 적용된다.

• A공사 (단열벽 내부)
  - 전선관 매입 방식
  - 단심, 다심 케이블에 따라 A1, A2 로 구분함
• B공사 (콘크리트 및 일반 구조물)
  - 콘크리트 벽 매입
  - 건물 내 빈 공간의 배선
  - 전선관 직경 대비 공간 크기가 넓은 경우 B1, 좁은 경우 B2로 구분

건물 내 빈 공간의 크기 확인이 어려운 경우에는?

• 공간의 크기 확인이 어려운 경우에는 B2 공사로 실시
• 공간이 좁을수록 주위 온도가 상승
• 허용전류 감소하기 때문에 보수적인 설계 필요

절연체에 따른 허용 온도

• 열가소성 물질(PVC)
  - IV, OW, GV, CVV
  - 허용 온도 : 70℃
  - 일반 옥내 배선에 적용함
  

  

  PCV 케이블 구조

• 열경화성 물질(XLPE or EPR)
  - HIV, HFIX, CV(F-CV, FR-CV, TFR-CV), FR-8 : XLPE 절연체
  - PNCT : EPR 절연체
  - 허용온도 : 90℃
  - 내열성이 우수하고 전기적, 화학적 특성이 우수함
  - 전력 케이블에 많이 사용함

XLPE 케이블 구조

• 절연체와 시스의 차이?
  - 절연체는 전류가 외부로 흐르지 않도록 하는 내부 재질
  - 시스는 외부 충격으로부터 보호하는 외피

공사 방법에 따른 허용 전류 (KS C IEC 60364-5-52)

• PVC 절연전선 허용 전류

구리 도체의 공칭 단면적 [㎟]	공사 방법
	A1(단심)		A2(다심)		B1(단심)		B2(다심)
	2본(단상)	3본(3상)	2본(단상)	3본(3상)	2본(단상)	3본(3상)	2본(단상)	3본(3상)
1.5	14.5	13.5	14	13	17.5	15.5	16.5	15
2.5	19.5	18	18.5	17.5	24	21	23	20
4	26	24	25	23	32	28	30	27
6	34	31	32	29	41	36	38	34
10	46	42	43	39	57	50	52	46

• XLPE 케이블 허용전류

구리 도체의 공칭 단면적 [㎟]	공사 방법
	A1(단심)		A2(다심)		B1(단심)		B2(다심)
	2본(단상)	3본(3상)	2본(단상)	3본(3상)	2본(단상)	3본(3상)	2본(단상)	3본(3상)
1.5	19	17	18.5	16.5	23	20	22	19.5
2.5	26	23	25	22	31	28	30	26
4	35	31	33	30	42	37	40	35
6	45	40	42	38	54	48	51	44
10	61	54	57	51	75	66	69	60

 

보호 도체 굵기 선정 (KEC152.3.2)

• 계산식에 의한 최소 단면적

     - I: 보호장치를 통해 흐를 수 있는 예상 고장전류[A]

     - t: 자동 차단을 위한 보호장치의 동작시간[s]

     - k: 보호도체, 절연, 기타 부위의 재질 및 초기온도와 최종온도에 따라 정해지는 계수

• 표에 의한 최소 단면적

선도체의 단면적(S[㎟], 구리)	보호도체의 최소 단면적(㎟, 선도체와 동일 재질)
S≤16	S
16＜S≤35	16
S＞35	s/2

5. 접지저항 측정 방법

접지저항 측정 방식

• 2전극법
  - 적용 장소: 저압 분전반
  - 특징: 간편 측정 가능
  - 단점: 정확도 상대적으로 낮음
• 3전극법
  - 적용 장소: 전기실 접지단자함
  - 특징: 정밀 측정 가능
  - 실무 기준 표준 측정 방법

접지저항 측정의 목적

• 감전 사고 방지
• 누전 시 전류 신속 방출
• 차단기 정상 동작 확보
• 설비 보호