보호도체 단면적

보호도체 단면적 정의

보호도체 단면적은 고장 시 보호도체가 열적으로 손상되지 않는 최소 굵기다.

외함에 전기가 새는 사고가 나면 보호도체가 그 전류를 전원으로 되돌려 보낸다.

이 길이 가늘면 큰 고장전류에 도체가 녹아 끊어진다. 그래서 굵기를 미리 정해 둔다.

선정 방법: 구간 표

선정 방법 첫째는 선도체 단면적에 따른 표 방식이다.

선도체 16mm² 이하이면 보호도체는 선도체와 같은 값으로 한다.

16mm²를 넘고 35mm² 이하이면 16mm²로 한다. 35mm²를 넘으면 선도체의 1/2이다.

표는 선도체가 굵어질수록 보호도체를 줄일 수 있다는 점을 보인다.

단열 조건식

단열 조건은 고장 전류가 흐르는 짧은 시간 동안 도체 온도가 한계를 넘지 않는 것이다.

발열량은 전류의 제곱과 시간에 비례하므로 식은 이렇게 쓴다.

S는 보호도체 단면적, I는 고장전류, t는 차단시간, k는 재질과 절연에 따른 계수다.

차단시간 동안 쌓이는 열량이 견딜 열량을 넘지 않도록 하는 것이 식의 뜻이다.

k 값은 도체 재질과 절연 종류에 맞는 기준 값을 써야 한다.

계산 예제

구리 상전선 120mm², 고장전류 10kA, 차단시간 0.1s인 회로를 예로 보자.

단열 조건 값은 √(I²t)/k다. 3,162를 k 115로 나누면 약 27.5mm²가 나온다.

표 값은 상전선 120mm²가 35mm²를 넘으므로 120의 절반인 60mm²다.

두 조건을 모두 만족해야 하므로 계산값과 표 값 중 큰 값인 60mm²를 고른다.

차단시간이 1초로 길어지면 계산값은 약 87mm²가 되어 표 값을 넘는다.

헷갈리는 점

보호도체 단면적과 등전위본딩도체 최소 단면적은 서로 다른 기준이다.

보호도체는 고장전류를 전원으로 되돌리고, 본딩도체는 전위차를 줄인다.

등전위본딩도체는 고장전류 계산보다 최소 단면적 기준을 우선 적용한다.

케이블 외장이 보호도체를 겸하면 외장의 연속성과 접속 상태가 확보되어야 한다.

정리

정리한다. 보호도체 단면적은 구간 규정과 단열 조건식을 모두 확인해 정한다.

선도체가 16mm² 이하, 16mm² 초과 35mm² 이하, 35mm² 초과로 구간이 나뉜다.

계산값과 최소 규정 중 큰 값을 보호도체 단면적으로 선정한다.

등전위본딩도체 최소값과 혼동하지 않는 것이 시험 포인트다.