개념 한 쪽
차단기의 능력은 시간과 용량 두 수치로 말한다 — 트립 지령부터 아크 소호까지의 정격차단시간, 그리고 √3·정격전압·정격차단전류로 정하는 정격차단용량. 문항은 정의 고르기와 계산 꼴로 나온다.
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출제기준 단원 「차단시간과 차단용량 등」의 공개 문제 7개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 정격차단시간 정의 | 2 | 트립코일 여자~소호 완료 기준 고르기 |
| 차단시간 표준값 | 1 | 3·5·8사이클에서 표준 아닌 것(10) 고르기 |
| 차단용량 공식 | 1 | 3상 정격차단용량 = √3·Vn·Is 고르기 |
| 용량·전류 계산 | 3 | Is = Ps/(√3Vn)와 (기준용량/%Z)×100 계산 |
가장 자주 묻는 것은 용량·전류 계산입니다.
정격차단시간은 트립코일이 여자(트립 지령 수신)되는 순간부터 아크가 완전히 꺼져 전류 차단이 끝나는 순간까지의 시간이다. 기준점을 헷갈리게 하는 보기가 함정이다 — 고장 발생 순간부터의 시간(계전기 동작시간까지 포함)도, 가동접촉자의 개극·시동부터의 시간(차단 동작의 일부 구간)도 정의에 들지 않는다. 표준값은 3·5·8사이클이고, 통상 0.05~0.15초 수준이다 — 10사이클은 표준값이 아니다.
3상 차단기의 정격차단용량은 Ps = √3 × 정격전압[Vn] × 정격차단전류[Is]다. 단상 공식(Vn × Is)을 그대로 쓰거나 계수를 3, 3√3로 잡는 보기가 오답으로 섞인다.
계산은 두 갈래로 나온다. 하나는 용량에서 전류를 구하는 것 — Is = Ps/(√3·Vn)로, 7.2kV·100MVA면 100000 ÷ (√3 × 7.2) ≈ 8019A, 곧 약 8kA고, 7.2kV·250MVA면 약 20kA다. 다른 하나는 합성 임피던스에서 단락용량을 구하는 것 — 차단용량 = (기준용량 ÷ %Z) × 100으로, 10MVA 기준 %Z가 0.4%인 지점이면 (10 ÷ 0.4) × 100 = 2500MVA가 차단기가 감당해야 할 용량이 된다.
학습목표: 3상 및 단상에서 차단용량(MVA)을 계산할 수 있다.
차단 용량 (MVA)= √3 × 차단기의 차단 전류(kA) x 정격 전압(kV): 3상인 경우
NCS 학습모듈 1901050104 차단기 설계 · 2-1. 차단기 선정
대표 풀이 1 — 정격차단전류: 7.2kV·100MVA → Is = 100000kVA ÷ (√3 × 7.2kV) ≈ 8019A ≈ 8kA. 대표 풀이 2 — %Z로 차단용량: 10MVA 기준 %Z 0.4% → (10 ÷ 0.4) × 100 = 2500MVA. 기본식 Ps = √3·Vn·Is(3상).
차단기에서 정격차단시간의 표준이 아닌 것은? (단, 단위는 사이클이다.)
정답 ④ · 차단기의 정격차단시간은 트립코일 여자로부터 아크 소호까지 걸리는 시간으로, KS/IEC 표준값은 3, 5, 8사이클(제한적으로 일부 대형은 그 이상)이며 10사이클은 표준값으로 규정되어 있지 않다. 원본 자료의 단위 표기(Hz)는 오기이며 실제로는 사이클(cycle) 단위이므로 정정하였다.
차단기 정격차단시간의 표준값은 3·5·8사이클이며, 10사이클은 표준에 없다.
차단기의 정격차단시간을 설명 한 것으로 옳은 것은?
정답 ② · 차단기의 정격차단시간은 트립코일 여자(트립 지령)부터 아크가 완전히 소호되어 전류 차단이 완료될 때까지의 시간으로 정의하며, 통상 3~8사이클(0.05~0.15초) 정도이다. 계전기 동작시간, 개극시간(트립~접점 분리)은 정격차단시간의 일부 구간이며 전체 정의와는 다르므로 구분 암기: 정격차단시간 = 트립지령 ~ 아크소호 완료.
정격차단시간은 트립 지령부터 아크 소호·전류 차단 완료까지의 시간이다.
어느 발전소에서 합성 임피던스가 0.4[%](10MVA 기준)인 장소에 설치하는 차단기의 차단용량은 몇 [MVA] 인가?
정답 ④ · 차단용량(단락용량) 으로 구합니다. 기준용량 10MVA, %Z=0.4%이므로 입니다.
차단용량=기준용량÷%Z×100이므로 10÷0.4×100=2,500MVA이다.
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