400A 개폐 장치가 350A에서 트립되는 이유: 전류 정격에 대한 숨겨진 진실
산업 시설에 400A 주 차단기가 있는 배전반을 지정했다고 가정해 보겠습니다. 부하 계산 결과 최대 수요가 340A로 용량 범위 내에 있습니다. 그러나 시운전 후 3개월 만에 시스템이 350A에서 지속적으로 작동하는 동안 반복적으로 트립됩니다. 고객은 분노하고 생산이 중단되며 무엇이 잘못되었는지 파악하기 위해 애쓰고 있습니다.
원인은 IEC 61439가 전류 정격을 정의하는 방식에 대한 근본적인 오해입니다. 400A 차단기가 400A 용량과 동일한 기존의 “차단기 정격” 사고 방식과 달리 최신 표준은 개폐 장치를 통합된 열 시스템. 으로 취급합니다. 세 가지 중요한 매개변수가 실제 용량을 결정합니다. InA (조립 정격 전류), Inc (회로 정격 전류) 및 RDF (정격 다양성 계수).
이 가이드는 비용이 많이 드는 사양 오류를 방지하기 위해 이러한 상호 연결된 정격을 해독합니다. IEC 61439가 2009년에 IEC 60439를 대체했기 때문에(전환 기간은 2014년까지 종료됨) 이러한 매개변수는 규정 준수 개폐 장치 어셈블리에 필수적이 되었습니다. 그러나 특히 RDF(전기적 다양성으로 오인되는 열 저감 계수)에 대한 혼란이 지속됩니다.
패널 빌더, 컨설팅 엔지니어 또는 유통업체이든 InA, Inc 및 RDF를 이해하는 것은 더 이상 선택 사항이 아닙니다. 안정적으로 작동하는 시스템과 현장에서 고장나는 시스템의 차이입니다.
IEC 61439 전류 정격 철학 이해
패러다임 전환: 구성 요소에서 시스템으로
IEC 61439는 개폐 장치 용량을 평가하는 방식을 근본적으로 변경했습니다. 이전 표준인 IEC 60439는 개별 구성 요소 정격에 중점을 두었습니다. 즉, 주 차단기가 400A이고 버스바가 630A로 정격된 경우 어셈블리가 적절하다고 간주되었습니다. 새로운 표준은 가혹한 현실을 인식합니다. 구성 요소 간의 열 상호 작용으로 인해 실제 용량이 명판 값 아래로 감소합니다..
이러한 변화는 “적절하게 정격된” 개폐 장치가 지속적인 부하에서 과열되는 수십 년간의 현장 고장을 반영합니다. 문제는 무엇입니까? 하나의 회로 차단기에서 발생하는 열이 인접한 장치에 영향을 미칩니다. 10개의 63A MCB가 동시에 작동하는 조밀하게 포장된 패널은 단일 차단기가 격리된 상태와는 완전히 다른 열 환경을 만듭니다.
블랙 박스 접근 방식: 4개의 중요한 인터페이스
IEC 61439-1:2020은 개폐 장치를 명확하게 정의해야 하는 4개의 인터페이스 지점이 있는 “블랙 박스”로 취급합니다.
- 전기 회로 인터페이스: 유입 공급 특성(전압, 주파수, 고장 수준) 및 유출 부하 요구 사항
- 설치 조건 인터페이스: 주변 온도, 고도, 오염 정도, 습도, 환기
- 작동 및 유지 보수 인터페이스: 누가 장비를 작동하는지(숙련된 사람 대 일반인), 접근성 요구 사항
- 어셈블리 특성 인터페이스: 물리적 배열, 버스바 구성, 케이블 종단 방법—여기에서 InA, Inc 및 RDF가 결정됩니다.
제조업체는 특정 물리적 구성에서 전체 어셈블리가 온도 상승 제한(IEC 61439-1, 조항 10.10)을 충족하는지 확인해야 합니다. 이 확인은 개별 구성 요소 데이터시트에서 추정할 수 없습니다.
이전과 새로운 사고 방식 비교
| 측면 | IEC 60439(레거시 접근 방식) | IEC 61439(현재 표준) |
|---|---|---|
| 정격 초점 | 개별 구성 요소 정격(차단기, 버스바, 단자) | 전체 어셈블리 열 성능 |
| 검증 방법 | 형식 시험 어셈블리(TTA) 또는 부분 형식 시험 어셈블리(PTTA) | 테스트, 계산 또는 입증된 설계를 통한 설계 검증 |
| 지속적인 부하 가정 | 구성 요소는 명판 정격을 전달할 수 있습니다. | 열 상호 작용을 고려하려면 RDF가 필요합니다. |
| 버스바 정격 | 도체 단면적만을 기준으로 합니다. | 특정 배열에서 물리적 레이아웃, 장착 및 인접한 열원을 기준으로 합니다. |
| 전류 정격 기호 | In(공칭 전류) | RDF 수정자가 있는 InA(어셈블리), Inc(회로) |
| 책임 | OEM과 패널 빌더 간에 흐릿함 | 명확한 할당: 원래 제조업체는 설계를 확인하고 조립자는 문서화된 절차를 따릅니다. |
이것이 중요한 이유: 이전 표준에 따라 패널 빌더는 카탈로그 구성 요소에서 장비를 조립하고 규정 준수를 가정할 수 있습니다. IEC 61439는 문서화된 증거 특정 어셈블리 구성이 열 성능에 대해 검증되었음을 요구합니다. 이것은 학문적인 것이 아니라 지속적인 의무에 대해 정격된 시스템과 과열되는 시스템의 차이입니다.
InA – 어셈블리의 정격 전류: 배전 용량의 중추
정의 및 결정(IEC 61439-1:2020, 조항 5.3.1)
InA는 특정 어셈블리 배열에서 주 버스바가 분배할 수 있는 총 전류입니다., 조항 9.2에 지정된 온도 상승 제한을 초과하지 않고. 결정적으로 InA는 두 값 중 더 작은 값:
(a) 병렬로 작동되는 모든 유입 회로의 정격 전류 합계또는
(b) 특정 물리적 레이아웃에서 주 버스바의 전류 전달 용량
이중 제한 접근 방식은 일반적인 오류를 포착합니다. 즉, 유입 회로 차단기의 총합이 800A(예: 400A 유입 장치 2개)인 경우 InA가 자동으로 800A라고 가정합니다. 사실이 아닙니다. 버스바 배열이 단자에서 70°C 온도 상승을 초과하기 전에 650A만 분배할 수 있는 경우, InA = 650A.
물리적 레이아웃이 InA를 결정하는 이유
부스바 전류 용량은 단순히 구리 단면적에 관한 것이 아닙니다. IEC 61439-1은 다음 위치에서 어셈블리의 최고 온도 상승을 검증합니다. 어셈블리의 가장 뜨거운 지점—일반적으로 다음 위치:
- 부스바가 90°로 굽어지는 곳(국부적인 와전류 생성)
- 인입 케이블이 종단되는 곳(압축 러그의 저항)
- 나가는 장치가 촘촘하게 모여 있는 곳(누적 열 복사)
- 환기가 제한되는 곳(내부 공기 순환 패턴)
100×10mm 구리 부스바는 자유 공기 중에서 이론적으로 ~850A의 용량을 가집니다. 케이블 글랜드가 있는 IP54 밀폐형 스위치기어에서 동일한 부스바가 부하 회로 차단기로 둘러싸여 45°C 주변 온도에서 수직으로 장착된 경우 온도 제한을 위반하지 않고 500A만 분배할 수 있습니다.
중요한 오해: InA ≠ 주 회로 차단기 정격. 630A 주 차단기가 InA = 630A를 보장하지 않습니다. 부스바 레이아웃이 분배를 500A로 제한하는 경우 InA = 500A이고 어셈블리는 그에 따라 디레이팅되어야 합니다.
InA 계산 예: 이중 인입 시나리오
공급 이중화를 위한 두 개의 인입 피더가 있는 일반적인 산업용 배전반을 고려하십시오.
| 매개변수 | 인입 1 | 인입 2 | 부스바 용량 |
|---|---|---|---|
| 회로 차단기 정격(In) | 630A | 630A | 정격 1,000A 도체 |
| Inc(인입 회로 정격) | 600A | 600A | – |
| Inc 합계(병렬 작동) | – | – | 1,200A |
| 부스바 분배 용량 (이 특정 인클로저/레이아웃에서 온도 상승 테스트로 검증됨) | – | – | 800A |
| InA(어셈블리 정격 전류) | – | – | 800A ✓ |
결과: 600A 인입 회로가 두 개(합계 = 1,200A)임에도 불구하고 이 어셈블리의 물리적 부스바 배열은 800A만 분배할 수 있습니다. 따라서, InA = 800A. 어셈블리 명판은 이 제한 사항을 선언해야 합니다.
온도 상승 검증 요구 사항
IEC 61439-1, 표 8은 다양한 구성 요소에 대한 최대 온도 상승 제한(주변 온도 이상)을 지정합니다.
- 노출된 부스바(구리): 70K 상승(주변 온도보다 70°C 높음)
- 볼트로 조인 부스바 연결: 65K 상승
- MCB/MCCB 단자: 70K 상승
- 케이블 종단 러그: 70K 상승
- 접근 가능한 외부 표면(금속): 30K 상승
- 핸들/그립: 15K 상승
이러한 제한은 35°C 주변 온도를 가정합니다. 45°C 주변 온도에서 115°C(70K 상승)에 도달하는 부스바는 절대 제한에 있습니다. 추가 하중 또는 손상된 환기는 고장을 유발합니다.
InA가 매우 중요해지는 경우
- 태양광 PV 마이크로 발전: 옥상 태양광이 배전반으로 다시 공급될 때 규정 551.7.2(BS 7671)는 다음을 요구합니다. InA ≥ In + Ig(s) 여기서 In = 공급 퓨즈 정격, Ig(s) = 발전기 정격 출력 전류입니다. 16A 태양광 출력이 있는 100A 공급 장치는 최소 InA ≥ 116A가 필요합니다.
- EV 충전 설치: 다중 7kW-22kW EV 충전기 일반적인 다양성 가정을 초과하는 지속적인 부하를 생성하여 검증된 InA 용량을 요구합니다.
- 데이터 센터: 서버 부하는 90-95% 용량으로 24시간 내내 실행되므로 InA = 실제 연결된 부하(다양성 크레딧 없음)가 있는 스위치기어가 필요합니다.
VIOX 설계 참고 사항: 항상 InA가 부하 프로필과 일치하는지 확인하십시오. 일반적인 부스바 테이블이 아닌 테스트된 특정 어셈블리 구성을 보여주는 제조업체의 온도 상승 테스트 보고서를 요청하십시오.
Inc – 회로의 정격 전류: 차단기 명판 이상
정의 및 적용(IEC 61439-1:2020, 조항 5.3.2)
Inc는 어셈블리 내의 특정 회로의 전류 정격입니다., 인접 회로와의 열 상호 작용 및 어셈블리의 물리적 배열을 고려합니다. 이는 장치의 공칭 정격(In)과 근본적으로 다릅니다.
MCB는 명판 정격(In)을 전달합니다(예: 63A). 이 정격은 표준 조건에서 차단기를 격리하여 테스트하여 설정됩니다(참조 IEC 60898-1 사양). 그러나 동일한 63A MCB가 다른 부하 장치로 둘러싸인 빽빽하게 포장된 배전반에 장착되면 회로 정격 Inc가 상당히 낮을 수 있습니다.—아마도 50A 연속일 뿐입니다.
장치 정격(In) 대 회로 정격(Inc)
| 상태 | 장치 정격 (In) | 회로 정격 (Inc) | 경감 계수 |
|---|---|---|---|
| 개방된 공간, 30°C 주변 온도에서 단일 MCB | 63A | 63A | 1.0 |
| 밀폐된 패널, 35°C, 3개의 인접한 부하 MCB와 함께 있는 동일한 MCB | 63A | ~55A | 0.87 |
| 꽉 찬 IP54 인클로저, 40°C, 8개의 인접한 부하 MCB와 함께 있는 동일한 MCB | 63A | ~47A | 0.75 |
| 5W 손실을 추가하는 케이블 종단, 열악한 환기를 가진 동일한 MCB | 63A | ~44A | 0.70 |
핵심 통찰력: 장치는 변하지 않습니다. 63A MCB는 여전히 자체적으로 63A로 정격됩니다. 그러나 특정 설치 환경에서 열을 발산하는 회로의 능력은 Inc를 결정합니다. 이것이 IEC 61439가 검증하는 것입니다.
Inc 결정에 영향을 미치는 요인
- 장착 밀도: 간격을 두지 않고 나란히 장착된 MCB는 인접한 장치 간에 열을 전도합니다. 제조업체는 최악의 경우의 Inc를 결정하기 위해 “10개의 MCB를 한 줄로, 부하/비부하 교대로”와 같은 특정 구성을 테스트합니다.
- 케이블 종단 손실: 모든 볼트 또는 클램프 연결은 저항을 추가합니다. 제대로 조여지지 않은 러그는 50A에서 극당 2-3W의 열을 추가합니다. 20개의 나가는 회로에 걸쳐 곱하면 모든 회로에 대한 Inc에 영향을 미치는 100W+의 열 부하가 추가됩니다.
- 인클로저 환기: IP21 개방형 하단 인클로저는 자연적으로 열을 발산합니다. IP54 개스킷 인클로저는 열을 가둡니다. 직사광선 아래의 IP65 폴리카보네이트 상자는 극심한 내부 온도를 생성합니다. Inc는 이를 고려해야 합니다.
- 부스바 근접성: 고전류 부스바(인커머 피드)에 가까이 장착된 회로는 부스바 자체에서 복사열을 받아 원격으로 장착된 장치보다 Inc가 낮아집니다.
- 고도 및 주변 조건: 다음 가이드를 참조하십시오. 온도, 고도 및 그룹화 계수에 대한 전기적 디레이팅 자세한 계산은 다음을 참조하십시오.
실제 예: 꽉 찬 패널의 63A MCB
산업 제어 패널에는 다음이 포함됩니다.
- 모터 피더용 12× 63A MCB
- 단일 DIN 레일 행에 장착
- 40°C 주변 온도(기계실)의 IP54 인클로저
- 열악한 자연 환기(팬 없음)
제조업체 검증: 온도 상승 테스트 결과 모든 12개 회로가 동시에 63A로 부하될 때 단자 온도가 110°C(40°C 주변 온도 + 70K 상승 제한)를 초과하는 것으로 나타났습니다. IEC 61439-1을 준수하기 위해 제조업체는 다음을 선언합니다.
- 장치 정격 (In): MCB당 63A
- 회로 정격 (Inc): 47A 이 구성에서 회로당
- 필수 RDF: 0.75 (다음 섹션에서 설명)
실제 영향: 각 모터 회로는 47A 연속 부하로 제한되어야 하거나 더 높은 Inc 값을 달성하기 위해 간격/환기를 통해 패널을 재구성해야 합니다.
이전 표준과의 비교는 다음 기사를 참조하십시오. IEC 60947-3 활용 범주 어셈블리가 아닌 장치 자체를 관리합니다.
RDF – 정격 다양성 계수: 중요한 열 승수
정의 및 목적 (IEC 61439-1:2020, 조항 5.3.3)
RDF (정격 다양성 계수)는 모든 나가는 회로(또는 회로 그룹)가 지속적으로 동시에 부하될 수 있는 Inc의 단위당 값입니다., 상호 열적 영향을 고려합니다. 온도 상승 검증을 기반으로 어셈블리 제조업체에서 할당합니다.
중요한 구별: RDF는 전기적 다양성 계수가 아닙니다(BS 7671 또는 NEC Article 220과 같은). 이러한 코드는 실제 부하 사용 패턴을 추정합니다(“모든 부하가 동시에 실행되는 것은 아님”). RDF는 열 디레이팅 계수 과열을 방지하기 위해 회로 부하를 제한합니다. 모든 회로가 동시에 실행될 때.
RDF 값 및 그 의미
| RDF 값 | 해석 | 일반적인 애플리케이션 |
|---|---|---|
| 1.0 | 모든 회로는 동시에 전체 Inc를 지속적으로 전달할 수 있습니다. | 태양광 PV 시스템, 데이터 센터, 연속 작동이 있는 산업 공정 라인, 중요 인프라 |
| 0.8 | 각 회로는 연속 동시 부하에 대해 Inc의 80%로 제한됩니다. | 혼합 부하가 있는 상업용 건물, 통풍이 잘 되는 패널, 적당한 부하 밀도 |
| 0.68 | 각 회로는 연속 동시 부하에 대해 Inc의 68%로 제한됩니다. | 주거용 배전반, 꽉 찬 인클로저, 높은 주변 온도 |
| 0.6 | 각 회로는 연속 동시 부하에 대해 Inc의 60%로 제한됩니다. | 극도로 밀도가 높은 패널, 열악한 환기, 높은 주변 조건, 개조 시나리오 |
예: 배전반에는 Inc = 50A 및 RDF = 0.68인 나가는 회로가 있습니다. 해당 회로에 허용되는 최대 연속 동시 부하는 다음과 같습니다.
IB (작동 전류) = Inc × RDF = 50A × 0.68 = 34A
해당 회로에 45A를 지속적으로 부하해야 하는 경우, 두 가지 옵션이 있습니다.
- 더 높은 RDF를 가진 패널을 지정하십시오 (예: 0.9 → 50A × 0.9 = 45A ✓).
- 해당 회로의 Inc 정격이 더 높은 구성을 요청하십시오 (예: Inc = 63A → 63A × 0.68 = 43A, 여전히 불충분함; Inc = 67A 또는 RDF = 0.9 필요).
제조업체가 테스트를 통해 RDF를 결정하는 방법
IEC 61439-1 조항 10.10은 다음을 통해 온도 상승 검증을 요구합니다.
방법 1 – 전체 테스트: 어셈블리를 정격 조건 (유입구에서 InA, 유출 회로에서 Inc × RDF)으로 열 평형에 도달하기에 충분한 시간 동안 부하합니다. 중요한 지점에서 온도를 측정합니다. 모든 온도가 제한 (표 8) 미만으로 유지되면 RDF가 유효합니다.
방법 2 – 계산 (InA ≤ 1,600A까지 허용): IEC 61439-1 부록 D에 따라 열 모델링을 사용하고 다음을 고려합니다.
- 각 구성 요소의 전력 손실 (제조업체 데이터에서)
- 열 전달 계수 (대류, 복사, 전도)
- 인클로저 열 특성 (재료, 표면적, 환기구)
방법 3 – 입증된 설계: 어셈블리가 이전에 테스트된 유사한 설계에서 파생되었으며 열 성능을 악화시키지 않는 문서화된 수정 사항이 있음을 입증합니다.
대부분의 제조업체는 주력 제품 라인에 방법 1을 사용한 다음 방법 3을 사용하여 변형을 파생시킵니다. 맞춤형 패널에는 종종 방법 2 계산이 필요합니다.
RDF 적용 예: 8회로 분전반
상업용 건물 분전반에는 다음이 포함됩니다.
| 회로 | 장치 (In) | Inc 정격 | RDF | 최대 연속 부하 (IB) | 실제 부하 |
|---|---|---|---|---|---|
| 유입구 | 100A MCCB | 100A | – | – | 유출 합계 |
| 회로 1 | 32A MCB | 32A | 0.7 | 22.4A | 20A (조명) |
| 회로 2 | 32A MCB | 32A | 0.7 | 22.4A | 18A (조명) |
| 회로 3 | 40A RCBO | 40A | 0.7 | 28A | 25A (HVAC) |
| 회로 4 | 40A RCBO | 40A | 0.7 | 28A | 27A (HVAC) |
| 회로 5 | 20A MCB | 20A | 0.7 | 14A | 12A (콘센트) |
| 회로 6 | 20A MCB | 20A | 0.7 | 14A | 11A (콘센트) |
| 회로 7 | 63A MCB | 50A* | 0.7 | 35A | 32A (주방) |
| 회로 8 | 63A MCB | 50A* | 0.7 | 35A | 30A (주방) |
*회로 7 및 8은 Inc를 가짐 열원 근처의 장착 위치로 인해 < In
인증: 총 실제 부하 = 175A. RDF = 0.7인 경우 보드는 (Inc × RDF) = 최대 199.2A의 합계를 처리할 수 있습니다. 보드는 적절하게 정격화되었지만 회로 7 또는 8이 전체 63A로 실행되어야 하는 경우 열 제한을 초과합니다 (63A > 35A 허용).
RDF = 1.0이 필요한 중요한 응용 분야
- 태양광 PV 결합기 박스: PV 어레이는 피크 태양 동안 매일 4-6시간 동안 최대 전력을 생산합니다. 스트링 전류는 정격 용량으로 동시에 흐릅니다. 모든 RDF < 1.0은 성가신 과전류 트립 또는 장기적인 버스바 손상을 유발합니다. 당사의 태양광 결합기 박스 설계 가이드 참조.
- 데이터 센터 및 서버 룸: IT 부하는 정격 용량의 90-95%에서 24시간 연중무휴로 작동합니다. 짧은 열 이탈조차도 장비 손상의 위험이 있습니다. RDF는 1.0과 같아야 하며 열 계산에는 최악의 시나리오가 포함되어야 합니다.
- 산업 연속 공정: 화학 공장, 수처리, 24시간 제조—중단 = 비용이 많이 드는 가동 중지 시간이 발생하는 모든 공정에는 RDF = 1.0 정격 스위치 기어가 필요합니다.
- 전기차 충전소: 다중 레벨 2 충전기 몇 시간 동안 동시에 실행하면 전체 열 용량이 필요합니다. 일반적인 RDF = 0.7 소비자 보드는 이러한 응용 분야에서 빠르게 고장납니다.
엔지니어가 RDF로 저지르는 일반적인 실수
실수 1: RDF를 NEC 또는 BS 7671의 전기적 다양성/수요율과 혼동하는 것. 이것들은 같지 않음. 전기적 다양성은 사용 패턴에 따라 총 연결 부하를 줄입니다 (모든 부하가 동시에 실행되는 것은 아님). RDF는 개별 회로 부하를 제한합니다. 모든 부하가 동시에 실행되더라도 열적 제약 조건 때문입니다.
실수 2: 단시간 부하에 RDF를 적용하는 것. IEC 61439-1은 “연속”을 >30분 동안 작동하는 부하로 정의합니다. 짧은 듀티 사이클 (예: 모터 기동, 돌입 전류)의 경우 RDF는 일반적으로 적용되지 않습니다. 열 질량으로 인해 짧은 이벤트에서 온도 상승이 방지됩니다.
실수 3: RDF가 모든 회로에 동일하게 적용된다고 가정하는 것. 제조업체는 어셈블리 내의 다른 섹션 또는 그룹에 다른 RDF 값을 할당할 수 있습니다. 항상 특정 회로의 RDF 값을 확인하십시오.
실수 4: 패널 수정 중 RDF를 무시하는 것. 기존 보드에 회로를 추가하면 열 부하가 변경됩니다. 원래 RDF가 “5개 회로 부하”를 기준으로 0.8인 경우, 환기가 개선되지 않으면 3개의 추가 부하 회로를 추가하면 유효 RDF가 0.65로 감소할 수 있습니다.
관련 보호 장치 크기 조정 고려 사항은 다음 가이드를 참조하십시오. 회로 차단기 정격: ICU, ICS, ICW, ICM.
상호 관계: InA, Inc 및 RDF가 함께 작동하는 방식
기본 검증 방정식
준수 IEC 61439 어셈블리는 다음을 충족해야 합니다.
Σ (Inc × RDF) ≤ InA
Where:
- Σ (Inc × RDF) = 모든 출력 회로 부하의 합 (동시 작동에 맞게 조정됨)
- InA = 어셈블리 정격 전류 (버스바 분배 용량)
이 방정식은 모든 회로의 열적으로 저감된 용량에서 연속적인 동시 작동을 고려하여 어셈블리의 총 열 부하가 버스바 시스템이 과열 없이 분배할 수 있는 양을 초과하지 않도록 합니다.
설계 검증 순서
- 부하 요구 사항 결정: 모든 회로에 대한 실제 작동 전류 (IB) 계산
- 회로 보호 장치 선택: In ≥ IB인 MCB/RCBO 선택 (표준 과전류 보호 크기 조정)
- 어셈블리 구성 확인: 제조업체는 물리적 레이아웃을 기반으로 각 회로에 대한 Inc를 결정합니다.
- RDF 적용: 제조업체는 온도 상승 검증을 기반으로 RDF를 할당합니다.
- 규정 준수 확인: 각 회로에 대해 IB ≤ (Inc × RDF)를 확인합니다.
- InA 용량 확인: Σ(Inc × RDF) ≤ InA를 확인합니다.
5단계 또는 6단계가 실패하는 경우, 옵션은 다음과 같습니다.
- 패널 크기/환기를 늘려 RDF 개선
- 회로 부하 (IB) 감소
- 레이아웃을 재구성하여 Inc 증가
- 버스바를 업그레이드하여 InA 증가
사례 연구: 혼합 부하 시설 배전반
시나리오: 사무실 공간, 생산 현장 및 옥상 태양광 PV가 있는 산업 시설. 단일 주 배전반.
| 회로 | 로드 유형 | IB (A) | 장치 In (A) | Inc (A) | RDF | Inc×RDF (A) | 준수? |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 유입구 | 유틸리티 공급 | – | 250A MCCB | 250A | – | – | – |
| C1 | 사무실 HVAC | 32 | 40A MCB | 40A | 0.8 | 32A | ✓ (32A ≤ 32A) |
| C2 | 사무실 조명 | 18 | 25A MCB | 25A | 0.8 | 20A | ✓ (18A ≤ 20A) |
| C3 | 사무실 콘센트 | 22 | 32A MCB | 32A | 0.8 | 25.6A | ✓ (22A ≤ 25.6A) |
| C4 | 생산 라인 1 | 48 | 63A MCB | 55A* | 0.8 | 44A | ❌ (48A > 44A) |
| C5 | 생산 라인 2 | 45 | 63A MCB | 55A* | 0.8 | 44A | ✓ (45A ≤ 44A) |
| C6 | 용접 장비 | 38 | 50A MCB | 50A | 0.8 | 40A | ✓ (38A ≤ 40A) |
| C7 | 압축기 | 52 | 63A MCB | 60A | 0.8 | 48A | ❌ (52A > 48A) |
| C8 | 태양광 PV 역전류 | 20 | 25A MCB | 25A | 1.0 | 25A | ✓ (20A ≤ 25A) |
*고밀도 구역의 장착 위치로 인해 Inc 감소
분석:
- InA 선언됨: 250A (이 구성에서 버스바 분배에 의해 제한됨)
- Σ(Inc × RDF): 32 + 20 + 25.6 + 44 + 44 + 40 + 48 + 25 = 278.6A → InA 초과!
문제점:
- 회로 C4가 열 제한 초과 (48A 부하 > 허용 44A)
- 회로 C7이 열 제한 초과 (52A 부하 > 허용 48A)
- 총 열 부하 (278.6A)가 어셈블리 용량 (250A InA) 초과
솔루션:
- C4 및 C7 재구성: 이러한 고부하 회로를 환기가 더 잘 되는 섹션으로 이동하여 Inc를 각각 63A 및 65A로 증가 → Inc×RDF는 50.4A 및 52A가 됨 ✓
- InA 업그레이드: 더 큰 버스바를 설치하거나 냉각을 개선하여 InA = 300A를 달성 (새로운 열 계산 필요)
- 분배 분할: 생산 부하에 서브 분배 보드를 사용하여 메인 보드 부하 감소
- 태양광 PV 요구 사항 확인: C8은 RDF = 1.0 (열적으로 디레이팅될 수 없음)입니다. 태양광은 낮 동안 지속적으로 생성되기 때문입니다. BS 7671 규정 551.7.2 및 당사의 마이크로 발전 설치 가이드 요구 사항을 참조하십시오.
향후 확장 고려 사항
경고: 오늘날 InA의 90~100%에서 작동하는 보드는 확장을 위한 열적 여유가 없습니다. 새로운 설치를 지정할 때:
- 10년 확장 기능을 위해 초기 부하의 125-150%에서 InA를 지정하십시오.
- 제조업체에 예비 회로 용량 (RDF가 저하되기 전 추가 회로 수)을 문서화하도록 요청하십시오.
- 중요 시설의 경우 온도 마진을 보여주는 열 모델링 보고서를 요청하십시오.
VIOX 모범 사례: 당사는 실제 연결된 부하에 30% 마진을 더한 InA 등급으로 개폐 장치를 설계하고 최악의 동시 부하에 대한 RDF를 확인합니다. 모든 열 계산 및 테스트 보고서는 배송 문서와 함께 제공되어 설치자가 향후 수정에 대한 완전한 정보를 가질 수 있도록 합니다.
IEC 61439 개폐 장치 사양에 대한 실용적인 응용 가이드
단계별 사양 체크리스트
1단계: 부하 분석
- 실제 부하 데이터를 사용하여 각 회로의 설계 전류 (IB)를 계산합니다.
- 연속 부하 (30분 이상 작동)와 단기 부하를 식별합니다.
- 설치 장소의 주변 온도를 결정합니다 (디레이팅에 중요).
- 환기 조건 (자연, 강제, 제한)을 평가합니다.
- 향후 확장 요구 사항을 문서화합니다.
2단계: 초기 장비 선택
- In ≥ IB인 과전류 보호 장치를 선택합니다.
- 어셈블리 유형 선택: 산업용 PSC (IEC 61439-2) 또는 일반인 작동용 DBO (IEC 61439-3)
- 다음을 기준으로 필요한 InA를 지정합니다. max(유입 회로 합계, Σ(다양성을 고려한 IB))
- 고려하다 개폐반 대 개폐 장치 구별
3단계: 검증 요구 사항
- 제조업체에 각 회로의 Inc 등급을 제공하도록 요청합니다. 제안된 구성에서
- 어셈블리 또는 회로 그룹에 대해 선언된 RDF 값 요청
- 확인: 모든 연속 작동 회로에 대해 IB ≤ (Inc × RDF)
- 확인: 전체 어셈블리에 대해 Σ(Inc × RDF) ≤ InA
- 온도 상승 테스트 보고서 또는 계산 요청 (IEC 61439-1, 조항 10.10)
4단계: 문서 검토
- 명판 표시에 InA, Inc 일정 및 RDF가 포함되어 있는지 확인합니다.
- 설계 검증 문서 (테스트 보고서, 계산 또는 입증된 설계 참조)를 검토합니다.
- IEC 61439 시리즈 (파트 1, 2 또는 3)의 해당 부분 준수 여부를 확인합니다.
- 필요한 경우 고도/온도 보정 계수가 적용되었는지 확인합니다 (참조 디레이팅 가이드)
제조업체 데이터 시트를 올바르게 읽기
찾아야 할 사항:
- InA 선언: 명확하게 명시되어야 하며, 작은 글씨로 숨겨져서는 안 됩니다. 어셈블리 InA 없이 “버스바 정격”만 표시하는 데이터시트를 주의하십시오.
- Inc 일정: 전문 제조업체는 일반적인 장치 정격뿐 아니라 회로별 Inc 테이블을 제공합니다. 데이터시트에 “10× 63A MCB”만 나열되어 있는 경우 해당 특정 위치에 대한 실제 Inc 값을 요구하십시오.
- RDF 값 및 적용 가능성: RDF를 명시하고 모든 회로, 특정 그룹 또는 섹션에 적용되는지 명확히 해야 합니다. “표준 로딩 시 RDF = 0.8”과 같은 설명은 모호하므로 구체적인 내용을 요구하십시오.
- 온도 상승 검증: 테스트 보고서 번호 또는 계산 파일에 대한 참조를 요청하십시오. IEC 61439-1에 따라 이 문서가 존재해야 합니다.
- 주변 온도 정격: 표준은 35°C입니다. 현장이 이 온도를 초과하는 경우 디레이팅이 필요합니다. 40°C 또는 45°C 정격 어셈블리를 요청하십시오(InA/Inc가 ~10-15% 감소).
사양의 위험 신호
🚩 데이터시트에 InA = 주 차단기 In으로 표시됨: 어셈블리가 제대로 검증되지 않았음을 시사합니다. InA는 유입 차단기 정격에서 단순히 복사하는 것이 아니라 열 분석에 의해 결정되어야 합니다.
🚩 RDF가 명시되지 않았거나 정당한 이유 없이 “RDF = 1.0”: 불완전한 문서이거나 제조업체가 검증을 수행하지 않은 것입니다. 테스트 보고서를 요청하십시오.
🚩 어셈블리 구성에 대한 참조 없이 일반적인 Inc 값: Inc는 물리적 레이아웃에 따라 달라집니다. 모든 패널 크기의 모든 위치에 대해 “63A MCB = Inc 63A”라고 명시하는 데이터시트는 규정을 준수하지 않습니다.
🚩 “IEC 60439 기반” 또는 “레거시 표준 충족”: IEC 60439는 대체되었습니다. 장비는 IEC 61439 시리즈를 준수해야 합니다(전환 기간은 2014년에 종료됨).
🚩 온도 상승 문서가 없음: 10.10항에 따라 검증은 필수입니다. 제조업체가 이를 제공할 수 없는 경우 어셈블리는 규정을 준수하지 않습니다.
열 계산 요청 시기
다음과 같은 경우 항상 열 계산을 요청하십시오.
- 사용자 정의 패널 레이아웃이 제조업체의 표준 설계와 다른 경우
- 주변 온도가 35°C를 초과하는 경우
- 인클로저의 환기가 제한된 경우(IP54+, 밀폐된 환경)
- 고밀도 회로 로딩(사용 가능한 공간의 >60%가 채워짐)
- 연속 작동 애플리케이션(데이터 센터, 공정 산업, 태양광 PV)
- 고도 >1,000m(냉각 효율 감소)
IEC 61439 문서 요구 사항
규정을 준수하는 어셈블리에는 다음이 포함되어야 합니다.
- 명판 (IEC 61439-1, 11.1항):
- 제조업체 이름/상표
- 유형 지정 또는 식별
- IEC 61439-X 준수(관련 부분)
- InA(어셈블리 정격 전류)
- 정격 전압(Ue)
- 정격 주파수
- 보호 등급(IP 등급)
- 조건부 단락 전류(해당하는 경우)
- 기술 문서 (IEC 61439-1, 11.2항):
- 단선도
- Inc 정격이 있는 회로 식별 일정
- RDF 선언
- 온도 상승 검증 보고서 또는 참조
- 단락 검증
- 유지 보수 및 작동 지침
- 검증 기록: 테스트, 계산 또는 입증된 설계를 통한 설계 검증의 경우 공식 기록을 보관하고 검사할 수 있어야 합니다.
일반적인 사양 오류 및 수정
| 오류 | 결과 | 올바른 접근 방식 |
|---|---|---|
| InA, Inc 또는 RDF를 명시하지 않고 “400A 패널” 지정 | 제조업체는 가장 저렴한 규정 준수 솔루션을 제공합니다. InA = 320A, RDF = 0.7일 수 있습니다. | 지정: “InA ≥ 400A, 모든 출력 회로에 대한 RDF ≥ 0.8, 부하 목록당 Inc 일정” |
| 부하 계산에 장치 정격(In) 사용 | 과부하—실제 Inc가 더 낮을 수 있음 | Inc 일정을 요청하고 IB ≤ (Inc × RDF)를 확인하십시오. |
| 주변 조건 무시 | 여름 또는 고온 환경에서 현장 과열 | 주변 온도를 지정하고 디레이팅 계수를 요청하십시오. |
| 재검증 없이 배송 후 회로 추가 | 열 과부하, 보증 무효 | 수정 검증을 위해 제조업체에 문의하십시오. |
| 한 패널의 RDF가 다른 패널에 적용된다고 가정 | 다양한 레이아웃은 서로 다른 RDF 값을 가집니다. | 귀하의 구성에 맞는 RDF를 요청하십시오. |
VIOX 기술 지원: 저희 엔지니어링 팀은 맞춤형 프로젝트에 대한 사전 판매 열 분석을 제공합니다. 부하 스케줄 및 설치 조건을 제출하시면 구매 결정 전에 Inc/RDF 검증을 제공해 드립니다. 표준 제품의 경우 포괄적인 테스트 보고서가 배송 시 함께 제공됩니다.
결론: 실제 용량을 정의하는 세 가지 숫자
20년 동안 안정적으로 작동하는 개폐 장치 어셈블리와 몇 달 안에 고장나는 어셈블리의 차이는 종종 이해에 달려 있습니다. InA, Inc 및 RDF. IEC 61439에 의해 의무화되었지만 여전히 널리 오해되고 있는 이러한 세 가지 상호 연결된 매개변수는 연속 작동 전력 분배의 열적 현실을 정의합니다.
주요 요점:
- InA 는 어셈블리의 총 분배 용량이며, 특정 물리적 배열에서 버스바 열 성능에 의해 제한됩니다. 주 차단기 정격이 아닙니다.
- Inc 는 장치 명판 정격이 아닌 장착 위치, 인접한 열원 및 열 상호 작용을 고려한 각 회로의 전류 정격입니다.
- RDF 는 설치 코드의 전기적 다이버시티 계수가 아닌 연속 동시 로딩에 대한 열적 디레이팅 계수입니다.
개폐 장치를 지정하거나 구매할 때 지원 문서와 함께 이러한 세 가지 값을 요구하십시오. 기본 방정식을 확인하십시오. Σ(Inc × RDF) ≤ InA. 온도 상승 테스트 보고서 또는 계산을 요청하십시오. 모호한 데이터 시트나 검증되지 않은 주장을 받아들이지 마십시오.
InA, Inc 및 RDF를 이해하면 다음을 방지할 수 있습니다.
- 열 과부하로 인한 현장 고장
- 부하가 예상과 일치하지 않을 때 발생하는 비용이 많이 드는 개조
- 검사 중 IEC 61439 미준수
- “부적절한 정격”에 대한 보증 분쟁”
- 트립으로 인한 생산 중단 시간
VIOX 약속: 모든 VIOX 개폐 장치 어셈블리는 완전한 IEC 61439 준수 문서(InA 명판 표시, Inc 회로 스케줄, 선언된 RDF 값 및 온도 상승 검증 기록)와 함께 배송됩니다. 당사 엔지니어는 사양 작성 중에 귀하와 협력하여 열 마진이 최소 표준을 충족하는 것이 아니라 귀하의 애플리케이션과 일치하도록 보장합니다.
전력 시스템이 더 높은 활용률(태양광 PV, EV 충전, 항상 켜져 있는 데이터 인프라)로 발전함에 따라 열 관리가 점점 더 중요해지고 있습니다. 미래에는 스마트 모니터링(문제가 발생하기 전에 운영자에게 경고하는 실시간 열 마진을 예측하는 디지털 트윈)이 포함됩니다. 그러나 기본은 InA, Inc 및 RDF의 세 가지 기본 정격입니다.
명확하게 지정하십시오. 철저히 확인하십시오. 귀하의 전기 인프라가 그것에 달려 있습니다.
자주 묻는 질문(FAQ)
InA 정격을 초과하면 어떻게 되나요?
InA를 초과하면 주 버스바가 온도 상승 제한(일반적으로 주변 온도보다 70K 높음) 이상으로 작동합니다. 단기적으로는 절연 노화를 가속화하고, 열팽창 사이클로 인해 볼트 연결이 느슨해지고, 접촉 저항이 증가합니다. 장기적인 결과로는 버스바 산화, 탄화된 절연 및 최종 섬락 또는 화재가 있습니다. 가장 중요한 것은, 과전류 보호 장치가 트립되지 않을 수 있습니다.—250A 주 차단기는 260A 연속 부하에서 열 과부하로부터 보호하지 않습니다. 어셈블리는 시스템으로 설계되었습니다. InA를 초과하면 전체 열 균형이 손상됩니다.
RDF가 있는 경우 전체 Inc에서 회로를 사용할 수 있습니까? < 1.0?
아니요. RDF는 특히 연속 동시 로딩을 Inc × RDF로 제한합니다.. Inc = 50A이고 RDF = 0.7인 경우 허용되는 최대 연속 부하는 35A입니다. 50A에서 작동하면 회로 차단기가 트립되지 않았더라도 IEC 61439 온도 제한을 위반합니다. 단기 부하(적절한 오프타임 냉각으로 30분 미만 온타임)는 전체 Inc에 접근할 수 있지만 연속 작동은 RDF를 준수해야 합니다. 애플리케이션에 전체 Inc 연속 로딩이 필요한 경우 RDF = 1.0인 어셈블리를 지정하거나 해당 특정 회로에 대해 더 높은 Inc를 가진 구성을 요청하십시오.
특정 패널 구성에 대한 RDF를 어떻게 결정합니까?
RDF는 어셈블리 제조업체에서 제공해야 합니다., 설치자 또는 설계자가 계산하지 않습니다. 다음을 통해 결정됩니다.
- IEC 61439-1, 10.10항에 따른 온도 상승 테스트
- 검증된 모델을 사용한 열 계산(부록 D)
- 문서화된 유사성을 가진 입증된 설계에서 파생
견적을 요청할 때 “지원 테스트 보고서 또는 계산 참조와 함께 선언된 RDF 값을 제공하십시오.”라고 지정하십시오. 제조업체가 RDF 문서를 제공할 수 없는 경우 어셈블리는 IEC 61439를 준수하지 않습니다. 표준 카탈로그 설계에서 벗어나는 맞춤형 패널의 경우 공식 열 분석을 요청하십시오. VIOX는 100A InA 이상의 프로젝트에 대해 사양 단계에서 이 서비스를 제공합니다.
RDF는 단기 부하에 적용됩니까(30분 미만)?
일반적으로 아니요. RDF는 연속 로딩(온도가 안정화되는 30분 이상)에서 열 평형을 다룹니다. 모터 시동, 용접 버스트 또는 짧은 과부하와 같은 단기 부하는 열 질량의 이점을 얻습니다. 어셈블리가 정상 상태 온도에 도달하지 않습니다. 그러나 단기 부하가 빠르게 순환하는 경우(예: 20분 ON / 10분 OFF 반복) 어셈블리가 완전히 냉각되지 않고 RDF가 효과적으로 적용됩니다. 듀티 사이클 애플리케이션의 경우 특정 로딩 프로필을 사용하여 제조업체에 문의하십시오. IEC 61439-1은 정확한 듀티 사이클 규칙을 규정하지 않습니다. 열 검증이 제한을 결정합니다.
전기 코드(BS 7671, NEC)의 RDF와 다이버시티 계수의 차이점은 무엇입니까?
전기 다이버시티 계수 (BS 7671 부록 A, NEC 220조)는 실제 부하 사용량을 추정합니다. “모든 회로가 동시에 작동하는 것은 아닙니다.” 통계적 사용 패턴에 따라 공급 케이블 및 변압기의 크기를 조정하기 위해 총 연결 부하를 줄입니다. 예: 5개의 30A 주거용 주방 회로는 평균 사용량이 40%라고 가정하여 0.4의 다이버시티 계수를 가질 수 있습니다.
RDF(정격 다이버시티 계수) 는 연속 작동에 대한 열 제한: “모든 회로가 동시에 실행되더라도 열 축적으로 인해 각 회로는 Inc × RDF로 제한됩니다.” 통계적 추정이 아닌 물리적 제약입니다. 전기 다이버시티를 적용하여 공급 크기를 줄일 수 있지만 RDF로 정의된 열 제한을 초과할 수 없습니다..
예 혼동: 엔지니어는 0.7 다이버시티를 적용하여 공급 크기를 줄인 다음(정확함) “부하가 모두 함께 실행되지 않기 때문에” 각 회로가 100% Inc에서 실행될 수 있다고 가정합니다(부정확함). 부하가 통계적으로 모두 함께 실행되지 않더라도, 함께 실행될 때, 각 부하는 Inc × RDF 열 제한 내에 있어야 합니다.
InA가 주 회로 차단기 정격보다 높을 수 있습니까?
예, InA는 주 차단기 In 정격을 초과할 수 있습니다.. InA는 특정 레이아웃의 버스바 열 용량에 의해 결정되는 반면 주 차단기 In은 공급 특성 및 조정에 따라 과전류/단락 보호를 위해 선택됩니다.
예: 스위치보드에는 InA = 800A(버스바 열 테스트로 확인됨)가 있습니다. 공급 변압기 고장 수준 및 조정 요구 사항은 630A 주 차단기(In = 630A)를 지정합니다. 어셈블리는 열적으로 800A를 분배할 수 있지만 과전류 보호는 공급을 630A로 제한합니다. 이것은 준수합니다.
반대로 InA는 더 낮을 수 있습니다. 주 차단기 정격보다 낮습니다. 이는 현장에서 혼란을 야기하는 더 일반적인 시나리오입니다. 버스바 레이아웃이 분배를 320A로 제한하는 경우 400A 주 차단기가 InA = 400A를 보장하지 않습니다.
주변 온도가 이러한 정격에 어떤 영향을 미칩니까?
IEC 61439-1 표준 정격은 35°C 주변 온도를 가정합니다. (표 8에 따름). 더 높은 온도에서 작동하면 구성 요소가 온도 제한에 더 가깝게 시작되기 때문에 전류 용량이 줄어듭니다. 일반적인 디레이팅:
- 40°C 주변 온도: InA/Inc를 ~10% 줄입니다.
- 45°C 주변 온도: ~15-20% 줄입니다.
- 50°C 주변 온도: ~25-30% 줄입니다.
이는 근사치이며, 정확한 디레이팅은 조립 설계에 따라 달라집니다. 항상 제조업체의 온도 보정 곡선을 요청하십시오. 주변 온도가 40°C 이상인 환경(기계실, 열대 기후, 햇볕 아래의 옥외 인클로저)에 설치하는 경우, 이를 미리 지정하십시오. VIOX는 상승된 주변 온도에 적합한 조립품을 제공하거나 표준 설계에 보정 계수를 적용할 수 있습니다.
고도는 냉각에도 영향을 미칩니다(공기 밀도 감소). 1,000m 이상에서는 추가 디레이팅이 적용됩니다. 다음을 참조하십시오. 종합 디레이팅 가이드 자세한 계산은 다음을 참조하십시오.
