IEC 61439는 저전압 개폐 장치 설계에 대해 무엇을 요구합니까?
IEC 61439는 최대 1000V AC 또는 1500V DC의 저전압 개폐 장치 어셈블리에 대한 포괄적인 설계 규칙을 설정하여 온도 상승 제한, 단락 내력, 유전 특성, 전기적 충격 방지에 대한 검증을 테스트, 계산 또는 참조 어셈블리와의 설계 비교를 통해 의무화합니다. 이 표준은 형식 시험 어셈블리(TTA)와 부분 형식 시험 어셈블리(PTTA) 간의 구분을 없애고, 모든 어셈블리가 검증 방법에 관계없이 동일한 안전 및 성능 기준을 충족하도록 요구합니다.
주요 내용
- IEC 61439-1:2020 최대 1000V AC 또는 1500V DC의 모든 저전압 개폐 장치 및 제어 장치 어셈블리에 적용되는 일반 규칙 표준 역할을 합니다.
- 세 가지 검증 방법 테스트, 계산 및 참조 설계와의 비교가 허용되며, 안전성을 유지하면서 유연성을 제공합니다.
- 온도 상승 한계 정격 다양성 계수(RDF)를 곱한 정격 전류 조건에서 노출된 구리 부스바의 경우 105K, 단자의 경우 70K를 초과해서는 안 됩니다.
- 단락 내력 테스트, 계산 또는 테스트된 참조 설계와의 비교를 통해 모든 어셈블리에 대한 검증이 필수적입니다.
- 명확한 책임 분리 표준 프레임워크에 따라 원본 제조업체(시스템 설계)와 어셈블리 제조업체(최종 적합성) 간에 존재합니다.
- 정격 다양성 계수(RDF) 현실적인 전류 부하 가정을 가능하게 합니다. 일반적으로 나가는 회로 수와 애플리케이션 유형에 따라 0.8-1.0입니다.
- 태양광 부록 적용 (Form 1 ~ Form 4b)는 인력 안전에 중요한 아크 결함 격리 및 접근성 수준을 정의합니다.
IEC 61439 표준 시리즈 이해
2009년에 IEC 60439를 대체한 IEC 61439 표준 시리즈는 저전압 개폐 장치 어셈블리의 설계, 검증 및 인증 방식에 대한 근본적인 변화를 나타냅니다. 형식 시험 어셈블리(TTA)와 부분 형식 시험 어셈블리(PTTA)의 2단계 시스템을 만든 이전 표준과 달리 IEC 61439는 검증 방법에 관계없이 모든 어셈블리에 대한 균일한 요구 사항을 설정합니다.
이 표준은 여러 부분으로 구성됩니다.
- IEC 61439-1: 일반 규칙 — 구성, 성능 및 검증 요구 사항을 포함하여 모든 어셈블리 유형에 적용되는 기본 요구 사항을 정의합니다.
- IEC 61439-2: 전력 개폐 장치 어셈블리 — 전력 분배 시스템, 모터 제어 센터 및 배전반을 다룹니다.
- IEC 61439-3: 분전반 — 일반인이 작동하도록 설계된 어셈블리(DBO)를 다룹니다.
- IEC 61439-6: 부스바 트렁킹 시스템 — 부스바 트렁킹, 탭오프 장치 및 관련 구성 요소에 대한 요구 사항을 지정합니다.
이 모듈식 구조를 통해 제조업체는 일반 규칙을 애플리케이션과 관련된 제품별 요구 사항과 함께 적용할 수 있습니다. VIOX Electric과 같은 B2B 제조업체의 경우 특정 제품 라인에 적용되는 부분을 이해하는 것이 규정 준수 및 시장 접근에 필수적입니다.
IEC 61439에 따른 중요한 설계 요구 사항
온도 상승 제한 및 열 관리
온도 상승 검증은 IEC 61439 준수의 가장 중요한 측면 중 하나입니다. 과도한 열은 절연을 저하시키고 노화를 가속화하며 화재 위험을 초래합니다. 이 표준은 정격 전류 조건에서 초과해서는 안 되는 특정 온도 상승 제한을 설정합니다.
IEC 61439-1 표 6: 최대 온도 상승 제한
| 구성 요소 | 온도 상승 제한(K) | 참고 |
|---|---|---|
| 노출된 구리 부스바 | 105 | 은도금 또는 니켈 도금 표면에 대한 더 높은 제한 |
| 주석 도금 조인트가 있는 부스바 | 90 | 솔더 조인트 무결성에 의해 제한됨 |
| 외부 절연 케이블용 단자 | 70 | 케이블 절연 등급(PVC/PE)을 기준으로 함 |
| 외부 XLPE 케이블용 단자 | 90 | XLPE 절연의 더 높은 온도 기능 |
| 수동 작동 수단(금속) | 25 | 안전에 중요한 접촉 가능한 표면 |
| 수동 작동 수단(절연) | 35 | 절연 재료에 대한 더 낮은 제한 |
| 인클로저 외부 표면 | 30 | 인접 재료에 대한 안전 고려 사항 |
온도 상승 검증은 다음을 고려합니다. 정격 다양성 계수(RDF), 모든 회로가 동시에 최대 부하로 작동하지 않는다는 점을 인식하는 정격 다양성 계수(RDF). RDF 값은 들어오는 공급 회로의 경우 1.0에서 나가는 회로가 많은 분전반의 경우 0.4까지 다양합니다. 이 계수는 온도 상승 계산을 위해 정격 전류를 곱하여 안전을 저해하지 않으면서 보다 현실적이고 경제적인 설계를 가능하게 합니다.
열 관리를 위해 엔지니어는 다음을 고려해야 합니다.
- 굴뚝 효과를 활용하기 위해 배치된 환기구를 통한 자연 대류
- 6300A를 초과하는 고밀도 어셈블리의 강제 공기 냉각
- IEC 60947 전력 손실 데이터를 기반으로 한 회로 차단기 및 기타 구성 요소의 열 방출
- 설치가 표준 35°C 기준을 초과하는 경우 주변 온도 저감
단락 내력 검증
IEC 61439는 모든 어셈블리가 단락 전류의 기계적 및 열적 스트레스를 견뎌야 한다고 규정합니다. 어셈블리의 단락 내전류 정격(Icw) 는 어셈블리가 손상 없이 지정된 기간(일반적으로 1초) 동안 안전하게 전달할 수 있는 최대 전류를 나타냅니다.
검증 옵션:
- 테스트 — 실제 어셈블리 또는 대표 샘플에 대한 전체 단락 테스트
- 계산 — 안전 여유를 고려하여 인정된 엔지니어링 방법을 사용한 분석적 검증
- 참조 설계와의 비교 — 동일하거나 더 큰 매개변수를 가진 테스트된 참조 설계와의 비교
단락 회로 검증 시 다음 사항을 고려해야 합니다.
- 피크 전류 내성 (일반적으로 역률에 따라 1.5-2.1의 “n” 계수를 통해 Icw와 관련됨)
- 보호 장치의 차단 특성을 통한 열 응력 (I²t)
- 도체 간의 전자기력, 특히 버스 바 적절한 지지대가 없는 경우
- 다음과의 조정 보호 장치 어셈블리가 고장 조건에서 보호되도록 보장하기 위해
구리 부스바 시스템의 경우 간격 및 지지 요구 사항이 중요합니다. IEC 61439는 도체 치수, 간격 및 지지 배열을 포함한 모든 기준이 참조를 충족하거나 초과하는 경우 계산 또는 테스트된 참조 설계와의 비교를 통해 부스바 단락 회로 내성 강도의 설계 규칙 검증을 허용합니다.
유전 특성 및 간격
절연 조정은 어셈블리가 작동 전압, 임시 과전압 및 과도 과전압을 견딜 수 있도록 보장합니다. IEC 61439는 다음을 지정합니다.
최소 간격 및 연면 거리:
| 정격 절연 전압 (V) | 공기 중 최소 간격 (mm) | 최소 연면 거리 (mm) — 오염도 3 |
|---|---|---|
| ≤ 300 | 5.5 | 8.0 |
| 300-600 | 8.0 | 12.0 |
| 600-1000 | 14.0 | 20.0 |
이 표준은 어셈블리가 다음을 견딜 것을 요구합니다.
- 전원 주파수 내전압 테스트 (일반적으로 400V 시스템의 경우 1초 동안 2kV AC)
- 임펄스 내전압 테스트 (과전압 범주 III의 400V 시스템의 경우 8kV)
- 조립 중 및 서비스 수명 동안 간격이 유지되는지 확인
설계자는 고도 경감을 고려해야 합니다. 간격은 해발 2000m 이상에서 100m당 약 11%씩 증가해야 합니다. 이는 고지대 설치용 스위치기어에 특히 중요합니다.
내부 분리 형태: 아크 고장 격리
IEC 61439는 다음을 정의합니다. 내부 분리 형태 부스바, 기능 장치 및 단자 간의 분리 정도를 지정합니다. 이러한 형태는 Form 1 (분리 없음)에서 Form 4b (장치 간 상호 연결을 포함한 부스바, 기능 장치 및 단자의 분리)까지 다양합니다.
| 형태 | 부스바 분리 | 기능 장치 분리 | 단자 분리 | 응용 프로그램 |
|---|---|---|---|---|
| 형태 1 | 없음 | 없음 | 없음 | 간단한 배전, 최소 안전 요구 사항 |
| 형태 2a | 예 | 없음 | 없음 | 기본 부스바 절연 |
| 형태 2b | 예 | 없음 | 예 | 단자 접근 분리 |
| 형태 3a | 예 | 예, 단자 없음 | 없음 | 모터 제어 센터 제한된 분리 포함 |
| 형태 3b | 예 | 예, 단자 없음 | 예 | 표준 산업용 스위치기어 |
| 형태 4a | 예 | 예, 단자 포함 | 예 (동일 구획) | 높은 무결성 분리 |
| 형태 4b | 예 | 예, 단자 포함 | 예 (별도 구획) | 최대 안전, 중요 응용 분야 |
형태 번호가 높을수록 아크 고장 격리 및 인력 보호가 강화되지만 비용과 복잡성이 증가합니다. 예를 들어 Form 4b는 각 기능 장치의 단자에 대해 별도의 구획이 필요하므로 인클로저 설계 및 열 방출에 큰 영향을 미칩니다.
분리 형태 선택에는 다음의 균형이 필요합니다.
- 안전 요구 사항 (인력 접근, 아크 고장 격리)
- 유지 보수 요구 사항 (개별 장치 서비스 접근성)
- 열 관리 (분리는 공기 흐름을 방해할 수 있음)
- 비용 제약 (높은 형태는 더 많은 재료와 복잡한 구조가 필요함)
- 응용 분야 중요도 (데이터 센터, 병원은 일반적으로 Form 4를 지정함)
검증 방법: 테스트, 계산 및 설계 규칙
IEC 61439는 모든 어셈블리 변형에 대한 전체 테스트가 비현실적임을 인식하여 세 가지 검증 경로를 제공합니다.
테스트를 통한 검증
실제 어셈블리가 실험실 테스트를 거치는 기존 접근 방식입니다. 다음의 경우 필수:
- 온도 상승 (설계 규칙이 적용되지 않는 경우)
- 단락 강도 (계산 또는 설계 규칙이 적용되지 않는 경우)
- 유전 특성
- 기계적 작동
- 보호 등급 (IP 등급 검증)
계산에 의한 검증
특정 특성에 허용되는 분석 방법:
- 검증된 데이터를 사용한 열 모델링을 통한 온도 상승
- 전자기력 계산을 사용한 단락 강도
- 치수 분석을 통한 연면 거리 및 공간 거리 검증
계산은 적절한 안전 여유를 가진 인정된 엔지니어링 방법을 사용해야 합니다. 표준에서는 보수적인 가정을 요구합니다. 특정 부품 데이터를 사용할 수 없는 경우 계산에 사용 시 장치 정격을 20% 저감해야 합니다.
설계 규칙에 의한 검증
테스트된 참조 설계와의 비교:
- 버스바 단면, 재료 및 지지 간격이 참조를 충족하거나 초과하는 경우 단락 강도에 허용됨
- IEC 61439-1의 부록 N은 버스바 시스템에 대한 특정 설계 규칙 매개변수를 제공합니다.
- 참조 설계는 동일하거나 더 높은 스트레스 수준으로 테스트되었어야 합니다.
- 모든 매개변수는 참조와 동일하거나 우수해야 합니다. 보간은 허용되지 않습니다.
이 접근 방식은 특히 유용합니다. 버스바 트렁킹 시스템 여러 구성이 공통 구성 원칙을 공유하는 표준화된 개폐 장치 범위.
책임 프레임워크: 원래 제조업체 대 조립 제조업체
IEC 61439는 두 가지 주요 주체 간의 책임을 명확하게 구분합니다.
원래 제조업체 (시스템 제조업체):
- 개폐 장치 어셈블리 시스템 설계
- 설계 규칙 및 검증 방법 설정
- 테스트된 참조 설계 제공
- 구성 요소, 재료 및 구성 방법 지정
- 시스템 문서 및 규정 준수 지침 발행
조립 제조업체 (패널 빌더):
- 최종 개폐 장치 어셈블리 구성
- 원래 제조업체에서 제공한 방법을 사용하여 표준 준수 여부 확인
- 일상적인 검증 수행 (모든 어셈블리에 대한 일상적인 테스트)
- 시장에 출시된 완제품 어셈블리에 대한 책임 가정
- 기술 문서 및 적합성 선언 유지
이 프레임워크는 시스템 설계 전문 지식은 원래 제조업체에 있지만 완제품에 대한 책임은 조립 제조업체에 있음을 보장합니다. 조달 전문가에게는 공급업체의 규정 준수 주장을 평가할 때 이러한 구분을 이해하는 것이 필수적입니다.
실제 구현: 엔지니어를 위한 설계 체크리스트
사전 설계 단계
- 애플리케이션 요구 사항 정의 — 전압, 전류, 고장 수준, 환경 조건
- 적절한 IEC 61439 파트 선택 — 전력 개폐 장치의 경우 -2, 배전반의 경우 -3, 버스바 트렁킹의 경우 -6
- 정격 다양성 계수 결정 — 부하 특성 및 회로 수를 기준으로 함
- 필요한 분리 형태 설정 — 안전 요구 사항 및 애플리케이션 중요도를 기준으로 함
- 적용 가능한 저감 계수 식별 — 온도, 고도, 고조파, 설치 조건
설계 단계
- 버스바 크기 계산 — 정격 전류, RDF, 온도 상승 제한 및 버스바 재료를 기준으로 함
- 단락 강도 확인 — 테스트, 계산 또는 참조 설계와 비교
- 공간 거리 및 연면 거리 결정 — 정격 절연 전압 및 오염 정도를 기준으로 함
- 열 관리 설계 — 자연 환기, 강제 냉각 또는 에어컨
- 인클로저 보호 등급 선택 — IP 등급 환경에 따라 기계적 충격에 대한 IK 등급
- 내부 분리 계획 — 안전 요구 사항에 따라 Form 1 ~ 4b
검증 단계
- 설계 검증 수행 — 해당되는 경우 테스트, 계산 또는 설계 규칙
- 일상적인 테스트 수행 — 모든 어셈블리에 대한 유전체, 배선, 연속성 및 기계적 작동
- 기술 문서 편집 — 도면, 사양, 테스트 보고서, 위험 평가
- 적합성 선언서 발행 — EU 시장 진출을 위한 CE 마킹 문서
일반적인 설계 함정 및 방지 방법
함정 1: 정격 다양성 계수 무시
이슈: 모든 부스바를 동시 최대 부하 작동을 위해 설계하면 시스템이 과도하게 커지고 비용이 많이 듭니다.
솔루션: 적절한 RDF 값 적용—유입 회로의 경우 0.9-1.0, 전력 분배의 경우 0.8, 회로가 많은 분전반의 경우 0.6-0.7.
함정 2: 부적절한 열 관리
이슈: 설치 조건(밀폐된 방, 태양열 획득, 인접한 열원)을 고려하지 않고 이론적 계산에 의존.
솔루션: 현실적인 경계 조건으로 열 모델링 수행; 고밀도 어셈블리에 강제 환기 지정; 인클로저 주변에 적절한 간격 허용.
함정 3: 단락 정격 불일치
이슈: 어셈블리 Icw 정격이 보호 장치 차단 용량을 초과하거나 전자기력에 대한 지지력이 부족합니다.
솔루션: 확인 회로 차단기 차단 용량이 어셈블리 내전압 정격 이상인지 확인; 버스바 지지 간격이 설계 규칙 요구 사항을 충족하는지 확인.
함정 4: 간격 확인 소홀
이슈: 설치 공차, 재료 팽창 또는 고장 조건에서 도체 이동을 고려하지 않고 표준 간격을 가정.
솔루션: 마진을 두고 설계—최소 요구 사항보다 20% 더 큰 간격 지정; 프로토타입 조립 중 물리적 검사로 확인.
함정 5: 분리 형태 비호환성
이슈: 구획화의 열적 영향을 고려하지 않고 높은 분리 형태(Form 4) 지정.
솔루션: 열 관리 요구 사항을 조기에 평가; Form 3 및 4 어셈블리에 대한 환기 또는 냉각 지정; 고려 전기 패널 환기 전략.
이 기사에 설명된 전략은 많은 관할 구역에서 고속 차단을 위한 실행 가능하고 코드 준수 경로를 제공합니다. 그러나 모든 전기 시스템의 최종 해석 및 승인은 지역 관할 당국(AHJ)에 있습니다. 항상 지역 검사관과 상담하고 설치 전에 설계에 대한 승인을 받으십시오. 모든 작업은 자격을 갖춘 전기 전문가가 수행해야 합니다.
Q: IEC 61439와 이전 IEC 60439 표준의 차이점은 무엇입니까?
A: IEC 61439는 2009년에 IEC 60439를 대체했으며 형식 테스트 어셈블리(TTA)와 부분 형식 테스트 어셈블리(PTTA) 간의 구분을 없앴습니다. IEC 61439에 따라 모든 어셈블리는 검증 방법(테스트, 계산 또는 설계 규칙)에 관계없이 동일한 안전 요구 사항을 충족해야 합니다. 또한 새로운 표준은 원래 제조업체와 어셈블리 제조업체 간의 책임 분리를 명확히 하고 현실적인 부하 계산을 위한 정격 다양성 계수(RDF) 개념을 도입합니다.
Q: DC 개폐 장치 설계에 IEC 61439를 사용할 수 있습니까?
A: 예, IEC 61439-1:2020에는 최대 1500V DC의 DC 애플리케이션에 대한 요구 사항이 명시적으로 포함되어 있습니다. 그러나 DC는 고장 중 연속 아크(자연 전류 영점 교차 없음), 스킨 효과 재분배 부족으로 인한 더 높은 온도 상승 및 다른 연면 거리 요구 사항을 포함하여 고유한 문제를 야기합니다. DC 애플리케이션의 경우 특히 DC 회로 차단기 선택, 아크 슈트 설계 및 극성 고려 사항에 주의하십시오.
Q: 개폐 장치 어셈블리에 대한 올바른 정격 다양성 계수(RDF)를 어떻게 결정합니까?
A: RDF는 나가는 회로의 수와 애플리케이션 유형에 따라 다릅니다. IEC 61439-1은 참조 값을 제공합니다. 유입 공급 회로의 경우 1.0; 나가는 회로 2-3개의 경우 0.9; 회로 4-5개의 경우 0.8; 회로 6-9개의 경우 0.7; 회로 10개 이상의 경우 0.6. IEC 61439-3에 따른 분전반(DBO)은 연결된 부하 다양성을 기반으로 다른 기준을 사용합니다. 항상 기술 파일에서 RDF 선택의 근거를 문서화하십시오.
Q: IEC 61439 준수를 위해 제3자 인증이 필요합니까?
A: 아니요, IEC 61439는 제3자 인증을 의무화하지 않습니다. 이 표준은 적합성에 대한 책임을 지는 어셈블리 제조업체의 자체 인증을 기반으로 작동합니다. 그러나 많은 사양(특히 석유 및 가스, 데이터 센터 및 중요 인프라)에서는 UL, IECEx 또는 CE 마킹에 대한 공지 기관과 같은 기관을 통한 제3자 검증이 필요합니다. 의무 사항은 아니지만 제3자 인증은 준수 주장에 대한 독립적인 유효성 검사를 제공합니다.
Q: 모든 IEC 61439 어셈블리에서 수행해야 하는 일상적인 테스트는 무엇입니까?
A: 모든 어셈블리는 발송 전에 일상적인 테스트를 거쳐야 합니다. 절연 테스트(1kV AC 또는 1.5kV DC에서 1초 동안의 유전체 내전압); 보호 회로의 연속성(인클로저와 접지 단자 사이의 최대 0.05Ω); 배선 및 구성 요소 설치 검사; 기계적 작동 확인(스위치, 회로 차단기, 인터록). 테스트 결과는 기록되어 기술 파일에 보관해야 합니다.
Q: IEC 61439는 아크 플래시 위험을 어떻게 해결합니까?
A: IEC 61439는 아크 고장 격리 테스트를 구체적으로 의무화하지 않지만(이에 대해서는 IEC TR 61641 참조), 내부 분리 형태(Form 2b ~ 4b)는 아크 고장 격리 정도를 제공합니다. Form 4b는 완전한 구획화로 가장 높은 보호 기능을 제공합니다. 검증된 아크 고장 격리가 필요한 애플리케이션(예: 석유 및 가스)의 경우 내부 아크 분류(IAC)에 대한 테스트 방법을 제공하는 IEC 61439 및 IEC TR 61641을 모두 준수하도록 지정하십시오.
결론: 표준 준수를 통한 엔지니어링 우수성
IEC 61439는 안전 엄격성과 엔지니어링 실용성의 균형을 맞추는 저전압 개폐 장치 설계를 위한 성숙하고 포괄적인 프레임워크를 나타냅니다. 테스트, 계산 및 설계 규칙과 같은 여러 검증 경로를 제공함으로써 이 표준은 일관된 안전 벤치마크를 유지하면서 맞춤형 패널 빌더와 대량 제조업체의 다양한 요구 사항을 수용합니다.
전기 엔지니어와 조달 전문가에게 IEC 61439를 이해하는 것은 단순히 준수 확인란을 선택하는 것이 아닙니다. 온도 관리, 단락 내전압 및 내부 분리에 대한 표준의 요구 사항은 장비 신뢰성, 서비스 수명 및 인력 안전에 직접적인 영향을 미칩니다. 정격 다양성 계수를 적절히 적용하면 성능 저하 없이 상당한 비용 절감을 얻을 수 있으며, 분리 형태를 올바르게 지정하면 애플리케이션 환경에 적절한 보호를 보장할 수 있습니다.
개폐 장치 어셈블리가 점점 더 정교해짐에 따라—통합 스마트 모니터링, 서지 보호는, 및 재생 에너지 인터페이스—IEC 61439의 기본 요구 사항은 여전히 필수적입니다. 표준의 설계 검증 프레임워크, 책임 구분 및 성능 벤치마크는 최신 전기 분배 시스템이 구축되는 기술적 기반을 제공합니다.
VIOX Electric과 같은 B2B 제조업체의 경우 IEC 61439 준수는 시장 진출 요구 사항이자 경쟁 차별화 요소입니다. 이 표준에 따라 설계되고 검증된 어셈블리는 엔지니어링 엄격성, 안전 약속 및 글로벌 시장 준비성을 입증합니다. 이는 조달 전문가가 중요 인프라 프로젝트의 파트너를 선택할 때 우선시하는 품질입니다.
기술 참조: 이 가이드는 IEC 61439-1:2020 “저전압 개폐 장치 및 제어 장치 어셈블리 — 파트 1: 일반 규칙” 및 관련 제품별 파트를 기반으로 합니다. 완전한 준수 요구 사항은 항상 전체 표준 텍스트 및 해당 국가별 편차를 참조하십시오. 전기 보호 장비의 B2B 제조업체인 VIOX Electric은 전 세계 개폐 장치 어셈블리 제조업체에 IEC 61439 준수 구성 요소 및 기술 지원을 제공합니다.
