전선 굵기, 차단기 정격의 1.1배 이상 하는 이유

전기박사의 ‘現問賢答’

 

 

전선 굵기, 차단기 정격의 1.1배 이상 하는 이유

 

 

Q. 제가 근무하는 빌딩에 22.9kV가 1차로 들어오고 몰드변압기 3대(일반동력, 비상동력, 전등전열)를 각각 거쳐 2차로 380V와 220V의 전압을 쓰고 있습니다. 전기안전 검사할 때 큐비클 내부도 청소한다고 합니다. (특고압 1차 측 케이블에 직접 손 걸레질도 해야 합니다.)

제가 알기로 정전시킨 후 LBS 개방 전에 접지봉으로 RST 각각에 접촉시켜 방전을 하는 걸로 알고 있습니다. 궁금한 것이 변압기 쪽에서도 그걸 해야 하는지 입니다. 변압기 1차 측 혹은 2차 측에도 방전작업을 해야 하는 건지 궁금합니다. 안전을 위해 방전하는 순서와 방법을 알고 싶어요.

 

A. 정전 작업 전에는 고압이든 저압이든 충전이 되었던 모든 전로는 필히 기본적으로 방전을 시켜야 합니다. 이것은 여러 가지 의미가 있습니다. 직접 전로의 충전 유무를 확실하게 재확인하는 것도 됩니다. 그리고 방전을 시킬 때 필히 도면을 확인하고 또 충전되었던 곳의 전압 충전 유무를 검전기로 필히 확인을 하여야 합니다. 실제 정전을 시켰다고 하면서 다른 차단기를 조작하는 때도 있기 때문입니다.

 

 

 

Q. 허용 전류, 차단기 선정, 전선 굵기에 대해 질문 드립니다.

전동기 부하 전류 합 = 45[A] 전열 부하 합 = 25[A]라고 가정할 때, 간선의 허용전류는 전동기 부하 합 > 전열 부하 합이고 50[A] 이하이므로 허용 전류 = 45×1.25 + 25 = 81.25[A] 따라서, 2심 1가닥 직접매설이라고 하면, CV전선 16스퀘어 선정되고요. 그리고 간선과 전류 차단기 정격은 허용전류×2.5 = 81.25×2.5 = 203.125[A] 이하, 전동기×3 + 전열부하 = 45×3 + 25 = 160[A] 이하 둘 중 작은 값 기준으로 250AF / 150AT 선정됩니다. 이러고 보니깐 전선 허용 전류는 CV16스퀘어 95[A]인데 차단기가 150짜리를 사용하게 되는데 이렇게 하는 게 맞는지 궁금합니다.

16스퀘어에 150짜리 차단기를 사용하는지요?

아니면 이런 경우는 허용 전류 150[A] 이상의 전선으로 바꿔야 하나요?

아니면 전선을 놔두고 차단기를 81.25[A] 이하인 125AF / 75AT로 선정해야 하나요?

 

A. 먼저 일반부하와 Motor라는 부하에 대하여 그 부하 특성을 알아야 합니다. Motor의 부하전류는 Motor 정격 이하라는 전류로 정해졌습니다. 때문에 Motor 회로의 전선은 50[A] 미만에서는 1.25배 이상, 50A 이상은 1.1배 이상의 굵기로 합니다.

Motor가 직입기동 시 정격전류의 6~7배의 전류가 흐르게 됩니다. Motor에 사용하는 차단기는 직입기동 시 전선정격 2.5배 이하 또는 Motor 정격 3배 이하 중 적은 것으로 선정합니다. 이것은 Motor가 기동 시 Trip 되지 않도록 하기 위한 것입니다. 따라서 전선 정격보다 차단기의 정격 전류가 커지게 됩니다.

그러나 단락 시에는 차단되어야 합니다. 이에 Motor에 사용하는 차단기는 과부하에서는 차단하지 못합니다. 그 대신 “Motor를 보호하기 위하여 과부하 보호장치를 설치하여 Motor와 전선을 보호할 수 있습니다.” 하지만 일반부하에 사용하는 차단기 부하는 실제 수용부하 전체를 가지고 선정을 하지 않습니다. 따라서 부하 사용을 전선의 정격보다도 더 많이 사용할 수도 있습니다. 그러기 때문에 차단기 정격이 전선을 보호하기 위하여 전선의 정격보다도 적어야 합니다.

 

 

 

Q. 한전 154/22.9kV 변압기는 특정 변압기를 지정하여 1차 측 중성점을 접지하는 것으로 알고 있습니다. 그런데, 22.9kV를 수전받는 일반 사업체들의 변압기 1차 측 중성점은 접지하지 않는 것이 원칙인지요? 접지를 않는다면 그 이유가 무엇인지 궁금합니다.

 

A. 22.9kV로 수전 받는 수용가의 변압기 결선이 △-△ 결선 또는 △-Y인 경우는 TR 1차 측의 접지를 할 필요가 없지만 Y-△ 또는 Y-Y 결선인 경우 TR 1차 측의 중성점에 접지를 잡아야 할 것인가? 말아야 할 것인가? 고민하게 되는데, 1차 측은 접지를 잡지 말아야 합니다. 왜냐하면 1차 측에 접지를 잡게 되면 다른 수용가의 지락전류가 한전 측 변압기 중성점으로도 흘러들어 가지만 접지가 된 수용가 변압기 1차 측 중성점으로도 지락전류가 유입되어 건전한 변압기가 소손 또는 오동작할 수 있기 때문입니다.

 

 

 

Q. 이렇게 글을 쓰는 이유는 태양광 설비 점검 및 청소 방법을 자세히 알고 싶어서입니다. 어떤 분 말로는 모듈을 고압 세척기 같은 것으로 청소를 해야 한다고 하는데 혹시 잘못될 수도 있어 신중하게 진행하고 싶습니다.

 

A. 일단 님께서 관리하시는 태양광 발전설비의 모니터링이 어디까지 되는지가 궁금한데요. 저 같은 경우에는 오전 11부터 오후 3시 사이의 발전효율이 좋을 때 점검을 했습니다.

모니터링이 되시면 일일 체크가 되지만 안 된다면 스트링박스(분전반) 또는 기타 설비 등은 월 1~2회 정도 직접점검을 하시면 태양광 발전설비가 보통 야외에 설치되기 때문에 소동물에 의한 침입을 미연에 방지하시면 좋습니다.

인버터는 독립운전방지로 인하여 전력회사(한전)의 순간 정전에도 수동복귀를 해줘야 합니다.

혹시 외곽 지역으로 잦은 정전이 있다면 한전에 문의하여 UVR의 응답시간을 고려하시는 것이 좋은 것 같습니다. 통신선을 통해 들어오는 서지 역시 잦은 고장의 원인이 되니 보호 대책을 강구하시는 것도 좋습니다. (서지프로텍터 등)

그리고 부끄럽지만 제가 일하면서 느낀 것은 태양광 발전설비의 경우는 주체가 되어 시공을 담당하는 것이 전기부분이다 보니 나머지 공정은 조금 아쉬워 보였습니다. 특히 토목공사의 경우가 그렇죠. 태양광 발전설비를 설치하기 위하여 지반을 정리하고 또 태양광 발전설비의 설치를 위하여 기초를 만들고 설치하는 등 설비가 오래가기 위해서는 토목시공이 많은 부분을 차지하는데 보통 토목부분을 업체에 맡기면서 강수, 강우량, 지반조사, 구조계산 등의 설계부분을 많이 등한시 합니다.

이렇게 주절주절 거린 것은 태양광 발전설비의 침하 또는 부분침하 그리고 침수를 생각해야 한다는 것입니다.

몇 메가와트의 큰 태양광 발전설비에도 가 봤지만 거기에도 기초토목은 크게 중요하게 생각하지 않는 경우가 많습니다. 님께서 관리하시는 태양광 발전설비가 건물에 설치된 것이라면 상관없지만 아니라면 이 부분을 생각하시는 것이 좋습니다. 부분침하로 인한 고정식은 구조물이 틀어져 모듈이 파손되기도 합니다.

 

 

Q. 제가 근무하는 곳에 변압기를 교체합니다. 그런데 제가 이번 달 말까지만 근무합니다. 그래서 책임소지 건도 그렇고 감리를 해보지를 않아서 되도록 이면 자체감리는 피하고 싶은데 선배님들의 조언을 들어보고 싶습니다. 경험 삼아 해보는 것도 나쁘지 않겠지만 퇴사가 한 달도 남지 않은 직장에서 괜히 책임을 질 일을 벌이는 게 아닌가 싶기도 하고 조심스럽네요. 총 공사비는 5,300만원으로 VCB와 LBS와 GPT를 제외한 모든 것이 교체됩니다.

근데 공사업체에서 감리비를 제외하면 5,000만원 이하가 된다고 자체감리로 하자는 상황이고 만약 자체감리를 한다면 어떤 식으로 자체감리를 해야 되는지 도움 부탁드립니다.

 

A. [자체감리대상]

다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 공사의 시행자가 「전기사업법」 제73조에 따라 전기안전관리자에게 감리업무를 수행하게 하는 공사로

가. 비상용 예비발전설비의 설치ㆍ변경 공사로서 총공사비가 1억원 미만인 공사

나. 전기수용설비의 증설 또는 변경 공사로서 총공사비가 5천만원 미만인 공사

전력시설물 중 토목ㆍ건축 및 기계 부문의 설비 공사로 발전기 또는 전압 600볼트 이상의 변압기ㆍ차단기ㆍ전선로의 용량 변경을 가져오지 아니하는 전력시설물의 보수 공사. 다만, 다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 보수공사는 제외한다.

 

[제외 보수공사]

가. 「전기사업법」 제61조 및 제62조에 따른 공사계획의 인가 또는 신고 대상인 보수공사

나. 전압 600볼트 미만인 전력시설물의 보수 공사로서 「전기사업법」에 따른 자가용 전기설비 중 총공사비 5천만원 이상인 전력시설물의 보수 공사와 함께 시행되는 보수공사

자체감리를 하려면 감리배치신고를 하여야 합니다.

[자체감리 시 첨부서류]

가. 감리원배치계획서 1부

나. 전력시설물공사의 예정공정표 사본 1부

다. 예정공사비(5,000만원 미만) 총괄내역서 사본 1부

마. 감리원의 재직증명서(법 제12조의2 제1항 제2호의 자의 경우에 한합니다.) 각 1부

 

 

 

Q. 전선(연선 1.25mm 2c) 단락 화재재연실험을 보다 보면 전선이 끊어지면서 스파크 및 불꽃이 튀면서 전선피복에 착화되어 화재가 발생하게 되더군요.

근데 연실험 시에 과전류차단기를 설치했는데 과전류 차단기는 누전, 단락, 과부하를 차단하는 걸로 아는데 전선이 끊어지게 되면 전류가 누설될 것 같은데 그럼 바로 차단이 될 것 같은데 계속해서 스파크 및 불꽃이 튀고 단락되면서 화재가 발생하더라고요. 전류가 누설되거나 단락되면 바로 과전류 차단기가 내려와야 맞지 않나요.

비슷한 답변을 보니까 단락을 부하전류로 봐서 인식을 못 해서 그런 경우가 있다고 하는 답변을 봤습니다. 화재 발생 시에는 바로 차단되는 게 아닌가요. 질문을 제대로 하는지 모르겠네요.

 

A. 차단기가 즉시 차단이 되지 않는 것은 단락전류가 차단기를 Trip 시킬 정도의 전류가 되지 못하기 때문입니다. 차단기는 반한 시 특성이 있습니다. 따라서 단락 시 흐르는 전류나 과부하의 정도에 따라 차단기 Trip 특성에 의한 시간에 Trip이 됩니다.

그런데 단락이 되었을 때 Trip이 되지 않는 것은 그때 흐르는 전류가 차단기 Trip 차단 영역에 있지 않기 때문입니다. 하여 차단기 선정에서 전선의 굵기를 차단기 정격의 1.1배 이상을 하도록 하는 이유입니다.

만약 400A 차단기에 임시로 상기와 같이 1.25SQ 전선을 설치하고 접촉에 의한 단락을 시킨다고 하면 단락점은 용접기처럼 불꽃 등 열만 발생하고 차단기는 즉시 차단이 되지 않을 것입니다.

 

 

 

Q. 우선 저압진상콘덴서가 설치된 곳은 3상 500kVA 변압기(22.9kV/440V)의 ACB판넬 옆 판넬 내부에 설치되어 있고요. 440V 30kvar 용량의 콘덴서를 총 11개 투입할 수 있는 구조(수동 투입)이며, 현재는 과보상으로 인하여 8개가량만 투입하여 운용하던 중이었습니다.

그러다가 이번에 부하의 증설로 인하여 변압기 정격전류(656.1A)의 80%가 넘는 부하전류(약 550A)가 걸리면서 역률이 하락(88%)하고 전압이 415V가량으로 하락하는 것을 확인하여, 정전 후 500kVA 변압기의 탭을 조정하여 2차 전압을 460V(실제 458V가량 됨)로 승압하여 운용하는 중입니다.

탭조정을 한 결과, 전압은 440V가 조금 넘는 전압으로 운용 중이고 전류도 500A가 조금 넘는 수준으로 되었습니다. 여기서 문제는 역률인데요. 콘덴서를 기존 8개만 투입한 상태로는 역률이 90% 이상이 되지 않아서 사용하지 않던 여분의 콘덴서를 투입하였는데 콘덴서 쪽에서 이상한 소리가 나길래 바로 MC를 Off 하였거든요. 전류를 재어보지 않아도 배가 많이 불러 있더라고요. 아무래도 콘덴서가 노후화되어 문제가 된 것 같아 교체하려 하는데요. 여기서 궁금한 점은요.

1. 보통 진상콘덴서의 경우 사용전압보다 조금 높은 정격전압의 것을 사용한다던데 460V 콘덴서로 사용해야 할까요?

2. 기존의 사용하던 8개의 콘덴서는 정격이 440V인데 추가되는 3개의 콘덴서만 460V로 바꾸면 문제가 되지 않을까요?

3. 저는 콘덴서의 이상 유무를 전원 투입된 상태에서 후크메타로 전류 측정을 하고 있는데요. 다른 방법이 있다면 알려주세요.

 

A. 큰 산업체 등에서는 기본적으로 440V를 사용할 때 변압기의 2차는 460V가 되도록 TAP을 설정하여 사용합니다.

1. LINE전압 배전반의 전압이 460V라면 당연히 460V로 사용을 하여야 합니다. Condenser의 용량은 전압에 비례합니다.

2. 기존의 Condenser도 교체하여야 합니다.

3. 외관 점검으로 누유나 배부름을 점검하고 실제 전류를 점검하고 정전용량을 측정하여 점검합니다. 정전용량은 요즘 디지털 Tester 등으로 점검할 수 있습니다.

 

<자료제공 : 카페-전기박사>

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 전선 굵기, 차단기 정격의 1.1배 이상 하는 이유