전기적 디레이팅 이해: 안전한 설치에 중요한 이유
전기적 디레이팅은 표준 테스트 환경에서 벗어난 실제 설치 조건을 고려하여 도체의 전류 용량(암페어 용량)을 체계적으로 줄이는 것입니다. 케이블이 고온, 높은 고도 또는 다른 도체와 함께 묶여 작동할 때 열을 발산하는 능력이 크게 저하됩니다. 적절한 디레이팅 계산 없이는 설치에 심각한 위험이 발생할 수 있습니다. 조기 절연 파손, 회로 차단기 오동작 트립, 화재 위험 및 NEC Article 310.15 및 IEC 60364-5-52 표준 미준수.
B2B 전문가가 설치하는 경우 EV 충전 인프라, 태양광 어레이 또는 산업용 전기 시스템의 경우 디레이팅 요소를 이해하는 것은 선택 사항이 아니라 안전, 코드 준수 및 시스템 수명을 위한 기본 요구 사항입니다. 이 마스터 가이드는 정확한 디레이팅 요소를 계산하고 모든 설치 시나리오에 맞게 도체 크기를 올바르게 조정하는 데 필요한 기술 프레임워크를 제공합니다.
섹션 1: 온도 디레이팅 요소
주변 공기 온도 보정
표준 참조 조건 공기 중에 설치된 케이블의 경우 주변 온도를 30°C(86°F)로 가정합니다. 실제 온도가 이 기준선을 초과하면 NEC 표 310.15(B)(1) 또는 IEC 60364-5-52 표 B.52.14에 따라 도체 암페어 용량을 줄여야 합니다.
일반적인 절연 유형에 대한 중요한 온도 디레이팅 요소:
| 주변 온도 | PVC 절연 (70°C) | XLPE/EPR 절연 (90°C) |
|---|---|---|
| 30°C(86°F)입니다. | 1.00 | 1.00 |
| 35°C (95°F) | 0.94 | 0.96 |
| 17.5V – 22.0V | 0.87 | 0.91 |
| 45°C (113°F) | 0.79 | 0.87 |
| 50°C(122°F) | 0.71 | 0.82 |
| 15.8V – 19.8V | 0.61 | 0.76 |
실제 적용: 상업용 옥상의 태양광 설치는 여름에 일상적으로 50-55°C의 주변 온도를 경험합니다. 30°C에서 40A로 정격된 10 AWG 구리 THHN 도체는 32.8A (40A × 0.82) 50°C에서 - 과소 크기의 도체를 과부하시킬 수 있는 18% 감소.
지하 케이블의 토양 온도 보정
지하 설치는 다른 열 문제를 겪습니다. IEC 60287 및 NEC 표준은 20°C (68°F) 토양 온도 매설 케이블의 기준선으로.
토양 온도 보정 요소:
| 토양 온도 | 보정 요소 (모든 절연 유형) |
|---|---|
| 20°C (68°F) | 1.00 |
| 19.5V – 24.2V | 0.96 |
| 30°C(86°F)입니다. | 0.92 |
| 35°C (95°F) | 0.87 |
| 17.5V – 22.0V | 0.82 |
| 45°C (113°F) | 0.77 |
| 50°C(122°F) | 0.71 |
매설 깊이도 열 성능에 영향을 미칩니다. 80cm 깊이에 매설된 케이블은 50cm 깊이에 있는 케이블보다 약 4% 더 나은 열 발산을 경험하여 0.96 높은 토양 온도를 부분적으로 상쇄하는 보정 요소가 생성됩니다.
단열재 접촉 효과
케이블이 단열재를 통과하거나 둘러싸여 있을 때(건물 관통부에 일반적임) 열 발산이 심각하게 저하됩니다. NEC 310.15(A)(3) 및 IEC 60364-5-52에 따라:
- ≤100mm 동안 단열재에 닿는 케이블: 다음 요소를 적용합니다. 0.89
- >500mm 동안 단열재로 둘러싸인 케이블: 다음 요소를 적용합니다. 0.50 (50% 감소)
- 절연 공간의 링 최종 회로: 2.5mm²에서 4mm²로 크기를 늘려야 할 수 있습니다.
For 주거 및 상업용 회로 차단기 응용 분야, 이 간과되는 요소는 상당한 크기 오류를 유발합니다.
섹션 2: 고도 디레이팅 요소
고도가 전기 장비에 미치는 영향
해발 1,000미터(3,300피트) 이상의 고도에서, 감소된 대기압 공기 밀도를 감소시켜 전기 장비의 냉각 효율을 감소시킵니다. 케이블 표면, 변압기 및 회로 차단기의 열 발산이 덜 효과적이 되어 용량 감소가 필요합니다.
IEC 60364-5-52 및 제조업체 사양에 따른 고도 보정 요소:
| 고도(미터) | 고도 (피트) | 전력 디레이팅 요소 | 전압 디레이팅 요소 |
|---|---|---|---|
| 0-1,000 | 0-3,300 | 1.00 | 1.00 |
| 1,000-1,500 | 3,300-4,900 | 0.99 | 1.00 |
| 1,500-2,000 | 4,900-6,600 | 0.97 | 0.99 |
| 2,000-3,000 | 6,600-9,800 | 0.94 | 0.98 |
| 3,000-4,000 | 9,800-13,100 | 0.90 | 0.97 |
| 4,000-5,000 | 13,100-16,400 | 0.86 | 0.95 |
산악 설치에 대한 실제적 의미
사례 연구: 콜로라도의 해발 2,500미터에 설치된 22kW EV 충전소에는 다음 크기의 도체가 필요합니다. 120A ÷ 0.95 = 126.3A 고도 디레이팅 후. 이는 해수면 설치에 비해 5.3%의 용량 감소를 나타냅니다.
장비 고려 사항:
- 회로 차단기는 고도에서 차단 용량이 감소할 수 있습니다.
- 변압기 냉각 효율은 약 100미터당 1% 1,000m 이상
- 개폐 장치 및 패널 보드는 적절한 대류 냉각을 위해 더 큰 인클로저가 필요합니다.
- VIOX 산업용 등급 회로 차단기 최대 4,000m까지 고도 보정 등급을 통합합니다.
참고: 액체 냉각 장비는 냉각수 온도 감소를 통해 고도 영향을 부분적으로 보상할 수 있지만, 공기 냉각 시스템은 감세율 표를 엄격히 준수해야 합니다.
섹션 3: 케이블 그룹화 및 번들링 감세율
다중 케이블 설치 시 상호 발열 효과
여러 전류 운반 도체가 동일한 전선관, 케이블 트레이 또는 지하 트렌치를 공유하는 경우, 상호 발열 이 발생하여 각 케이블의 열 발산 능력을 저해합니다. 이 현상으로 인해 NEC 표 310.15(C)(1) 및 IEC 60364-5-52에 따라 적극적인 감세율이 필요합니다.
그룹화 감세율 계수(NEC/IEC 표준):
| 전류 운반 도체 수 | 조정 계수 | 유효 전류 용량 손실 |
|---|---|---|
| 1-3 | 1.00 | 0% |
| 4-6 | 0.80 | 20% |
| 7-9 | 0.70 | 30% |
| 10-20 | 0.50 | 50% |
| 21-30 | 0.45 | 55% |
| 31-40 | 0.40 | 60% |
| 41+ | 0.35 | 65% |
중요 고려 사항:
- 고조파 전류를 운반하는 중성선 도체는 전류 운반 도체로 계산됩니다.
- 접지/본딩 도체는 그룹화 감세율에 포함되지 않습니다.
- 그룹화된 정격의 <35%로 작동하는 케이블은 계산에서 제외될 수 있습니다.
- 짧은 그룹화 길이(도체 ≥150mm²의 경우 <3m)는 감세율에서 제외될 수 있습니다.
설치 방법 영향
케이블 트레이 설치 (NEC 설치 방법 12/13):
- 단일 레이어, 간격: 실제 회로 수에 대한 그룹화 계수 적용
- 다중 레이어, 접촉: 2개 레이어의 경우 0.70 계수, 3개 이상의 레이어의 경우 0.60 계수 적용
- 환기가 제한된 덮개 트레이: 추가 0.95 감소 계수
지하 덕트 뱅크 설치:
- 트레포일 형성(3상 접촉): 단일 회로의 경우 0.80 계수, 다중 회로의 경우 0.70 계수
- 2× 직경 간격의 평면 형성: 0.85 계수
- 동일한 트렌치 내 다중 전선관: 구성에 따라 0.70-0.60 계수
For EV 충전 케이블 크기 조정, 그룹화 감세율은 여러 7kW 또는 22kW 충전기가 공통 전선관을 공유하는 주차장 설치에서 특히 중요합니다.
섹션 4: 결합된 감세율 계수 계산
곱셈 방법론
여러 감세율 조건이 동시에 존재하는 경우, 계수는 함께 곱해져 최종 조정된 전류 용량을 결정합니다.
마스터 공식:
조정된 전류 용량 = 기본 전류 용량 × 온도 계수 × 고도 계수 × 그룹화 계수 × 설치 계수
단계별 계산 프로세스:
- 기본 전류 용량 식별 NEC 표 310.16 또는 IEC 도체 표에서 (NEC 110.14(C)에 따른 단자 정격에 따라 75°C 또는 90°C 열 사용)
- 특정 설치에 적용 가능한 모든 감세율 계수 결정 특정 설치에 대한
- 계수를 함께 곱하여 누적 감소량 구하기
- 조정된 전류 용량 계산 부하 요구 사항과 비교
- 조정된 전류 용량이 필요한 전류 용량보다 작으면 도체 크기를 늘리고 다시 계산
실제 예: 태양광 어레이 DC 결합기
시나리오: 애리조나 여름 조건에서 옥상 결합기 박스에 공급되는 8개의 태양광 스트링
주어진 매개변수:
- 부하 전류: 64A (8개 스트링 × 각 8A)
- 기본 도체: 4 AWG 구리 THHN (75°C에서 85A, 90°C에서 95A)
- 주변 온도: 50°C (옥상 노출)
- 고도: 1,100미터
- 전류 운반 도체 수: 16 (8개 양극 + 8개 음극)
- 설치: 케이블 트레이, 단일 레이어
계산:
기본 전류 용량 (90°C): 95A
결과: 4 AWG는 부적절합니다. (38.7A < 64A 필요). 1/0 AWG (150A 기본)를 사용해 보십시오.
조정된 전류 용량 = 150A × 0.82 × 0.99 × 0.50 = 60.8A
여전히 부적절함. 최종 해결책: 2/0 AWG (175A 기준):
조정된 전류 용량 = 175A × 0.82 × 0.99 × 0.50 = 70.9A ✓
이 예는 태양광 설비에서 과소 사이즈 전선이 흔한 이유를 보여줍니다. - 전류 감소 계수로 인해 전류 용량이 감소할 수 있습니다. 60% 이상 열악한 환경에서.
상업용 EV 충전소 예시
시나리오: 22kW 레벨 2 EV 충전기 뱅크로의 지하 피더
주어진 매개변수:
- 부하 전류: 96A (32A 충전기 3개)
- 전선: 3 AWG 구리 XHHW-2 (75°C에서 115A, 90°C에서 130A)
- 토양 온도: 30°C
- 매설 깊이: 0.8m
- 트렌치 내 회로 수: 1 (전선 3개 + 접지)
- 연속 부하 계수: 1.25 (NEC 625.41은 EV 장비에 대해 125% 사이즈를 요구함)
계산:
기준 전류 용량 (90°C): 130A
결과: 3 AWG는 부적절합니다. (114.8A < 120A). 해결책: 2 AWG (150A 기준):
조정된 전류 용량 = 150A × 0.92 × 0.96 = 132.5A ✓
이해 EV 충전기에 적합한 회로 차단기 사이즈 모든 전류 감소 계수를 적용한 후 전선 전류 용량과 OCPD 정격을 조정해야 합니다.
전류 감소 계수 빠른 참조 표
결합된 온도 및 그룹 전류 감소
| 시나리오 | 온도 계수 | 그룹 계수 | 결합 | 예시: 100A 기준 → 최종 전류 용량 |
|---|---|---|---|---|
| 케이블 3개, 30°C | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 100A |
| 케이블 6개, 40°C | 0.91 | 0.80 | 0.73 | 73A |
| 케이블 9개, 50°C | 0.82 | 0.70 | 0.57 | 57A |
| 케이블 15개, 50°C + 고도 2000m | 0.82 | 0.50 | 0.39* | 39A |
*0.94 고도 계수 포함 (0.82 × 0.50 × 0.94 = 0.385)
설치 방법 기준 정격 비교
| 설치 방법 | 상대적 전류 용량 | 일반적인 애플리케이션 |
|---|---|---|
| 자유 공기 중 단일 케이블 | 1.00 (최고) | 가공 스팬, 테스트 설정 |
| 표면에 직접 클립으로 고정 | 0.95 | 산업 벽, 구조적 장착 |
| 전선관/트렁킹 내 (케이블 1-3개) | 0.80 | 건물 배선, 보호된 배선 |
| 케이블 트레이, 단일 레이어 | 0.75 | 유틸리티 룸, 데이터 센터 |
| 지면에 직접 매설 | 0.70 | 지하 배전 |
| 지하 덕트 내 | 0.65 | 장거리 전송 |
자주 묻는 질문
Q1: 케이블이 정격 용량 미만으로 작동하는 경우 전류 감소 계수를 적용해야 합니까?
예, 부하 비율에 관계없이 전류 감소 계수는 필수입니다. 전류 감소 계수는 환경 조건에 따라 도체의 최대 안전 전류 용량을 조정합니다. 유일한 예외는 IEC 60364-5-52에 따라 그룹 계산에서 제외될 수 있는 짧은 거리(<3m)에서 그룹 정격의 35% 미만으로 작동하는 케이블입니다.
Q2: THHN 전선이 75°C 정격 회로 차단기에 연결되는 경우 90°C 전류 용량 열을 사용할 수 있습니까?
최종 사이즈 결정에는 사용할 수 없습니다. NEC 110.14(C)는 장비가 90°C로 특별히 나열되지 않은 경우 ≤100A 회로에 대해 더 낮은 단자 온도 정격 (75°C)을 사용해야 합니다. 그러나 10A 퓨즈가 끊어져야 전류 감소 계수를 적용할 때 90°C 기준 전류 용량을 사용한 다음 전류 감소 결과가 75°C 정격을 초과하지 않는지 확인합니다. 이 접근 방식은 안전한 단자 연결을 보장하면서 전선 용량을 최대화합니다.
Q3: 부분적으로 매설되고 부분적으로 공기 중에 있는 케이블과 같이 혼합된 전류 감소 조건을 어떻게 처리해야 합니까?
적용하십시오 가장 제한적인 열 병목 현상을 구성하는 설치 세그먼트에 대한 전류 감소 계수. 예를 들어 케이블 배선의 80%가 자유 공기 중에 있지만 20%가 단열재를 통과하는 경우 전체 회로는 단열된 섹션에 대해 전류 감소되어야 합니다. 보수적인 엔지니어링 관행은 항상 전체 회로 길이에 대해 최악의 조건을 사용하는 것입니다.
Q4: 전체 전류 감소가 필요하지 않은 짧은 케이블 배선에 대한 예외가 있습니까?
예. NEC는 다음 사항에 대한 예외를 허용합니다. 니플 (짧은 전선관 섹션 ≤600mm)에 임의의 수의 전선이 포함되어 있습니다. IEC 60364-5-52는 전선 <150mm²의 경우 1m 미만 또는 전선 ≥150mm²의 경우 3m 미만의 케이블 길이에 대해 그룹 전류 감소를 무시할 수 있습니다. 그러나 온도 및 고도 전류 감소는 케이블 길이에 관계없이 항상 적용됩니다.
Q5: 광물 절연 (MI) 케이블에는 어떤 전류 감소 계수가 적용됩니까?
MI 케이블 (MIMS 구조)은 우수한 열 성능을 가지며 종종 필요합니다. 전류 감소 없음 다른 케이블 유형과 접촉하지 않을 때 그룹화하기 위한 것입니다. 그러나 온도 및 고도에 따른 디레이팅은 여전히 적용됩니다. 광물 절연 도체에 대한 구체적인 지침은 제조업체 사양 및 AS/NZS 3008.1 또는 IEC 60702를 참조하십시오.
Q6: 고조파는 디레이팅 요구 사항에 어떤 영향을 미칩니까?
제3 고조파 전류 중성선 도체에서 추가적인 I²R 손실을 발생시키므로 그룹 디레이팅을 위해 중성선을 전류 운반 도체로 간주해야 합니다. 상당한 비선형 부하(VFD, LED 드라이버, 전자식 안정기)가 있는 설비에서는 고조파 전류 함량으로 인해 중성선 도체를 상 도체의 200% 크기로 조정하고 해당 디레이팅 조정을 해야 할 수 있습니다.
Q7: 높은 주변 온도를 디레이팅 계수를 적용하는 대신 도체 크기를 늘려 보상할 수 있습니까?
아니요. 반드시 항상 적절한 디레이팅 계수를 적용해야 합니다. 도체의 조정된 전류 용량을 결정한 다음 조정된 전류 용량이 부하 요구 사항을 충족하거나 초과하는 도체 크기를 선택하십시오. 적절한 계산 없이 단순히 크기를 늘리는 것은 NEC 방법론을 위반하는 것이며 여전히 크기가 작은 도체가 발생할 수 있습니다. 디레이팅 계수는 무시할 수 없는 물리 기반 열 제한을 고려합니다.
결론: 적절한 디레이팅을 통한 엔지니어링 우수성
정확한 디레이팅 계산은 전기 안전, 코드 준수 및 시스템 수명에 있어 타협할 수 없습니다. 이 가이드 전체의 예는 실제 설치에서 표준 테이블 값에 비해 일반적으로 40-60%의 전류 용량 감소에 직면한다는 것을 보여줍니다. 이는 엄격한 엔지니어링 분석이 필요한 현실입니다.
전문적인 설치를 위한 모범 사례:
- 항상 가장 높은 도체 온도 등급을 사용하십시오. (90°C) 디레이팅 계산의 시작점으로
- 단자 온도 등급을 확인하십시오. NEC 110.14(C)에 따라 최종 선택을 조정하십시오.
- 모든 디레이팅 계수를 문서화하십시오. 검사 준수를 위해 계산에 적용됨
- 미래의 부하를 고려하십시오. 해당되는 경우 125% 연속 부하 계수를 적용하십시오.
- 고품질 회로 보호를 지정하십시오. 고도 보정 등급 및 열 자기 정밀도를 제공하는 VIOX와 같은 제조업체에서
VIOX Electric의 포괄적인 라인 산업용 회로 차단기 및 보호 장치 -40°C ~ +70°C의 온도 범위와 최대 4,000미터의 고도에서 성능을 유지하는 열 관리 시스템으로 설계되었습니다. 당사의 기술 지원 팀은 태양광, EV 충전 및 전 세계 산업 설비에 대한 응용 분야별 디레이팅 지침을 제공합니다.
사양 정확도가 중요한 경우 적절한 디레이팅은 계산이 아니라 안전에 대한 약속입니다. 다음 프로젝트에 대한 기술 상담은 VIOX Electric의 엔지니어링 팀에 문의하거나 당사의 완벽한 회로 보호 솔루션.
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