UPS 2차 회로 단락·지락 보호

개념 정의

UPS 2차 회로 보호는 인버터와 축전지 출력 측의 단락과 지락 사고를 다룬다.

단락은 두 도체가 직접 접촉하는 고장이고, 지락은 충전부가 대지와 닿는 고장이다.

두 고장은 형태가 달라서 검출 방식도 달라진다.

2차 회로 구성

UPS 2차 회로는 인버터, 바이패스, STS, 2차 차단기로 이루어진다.

인버터는 반도체 소자라 과전류에 약하므로 출력 전류를 제어로 제한한다.

바이패스 회로는 인버터 고장 시 상용 전원을 부하에 직접 연결한다.

STS는 인버터와 바이패스 사이를 무순단으로 절환한다.

2차 차단기는 고장 회로만 선택 차단한다.

단락과 지락 비교

단락과 지락은 고장 형태가 다르므로 검출 원리도 다르다.

단락은 과전류를 검출하고, 지락은 영상 전류나 누설 전류로 검출한다.

단락 보호는 차단 능력이 핵심이고, 지락 보호는 고장 전류가 작아 검출이 어렵다.

UPS 인버터는 고장 전류가 정격의 수 배 이하로 제한되어, 차단기만으로는 어렵다.

계산 예제

먼저 정격 전류를 구한다. 전류는 용량을 전압으로 나눈 값이다.

10000VA를 220V로 나누면 약 45.5A가 된다.

인버터가 전류를 정격의 150% 이하로 제한하면 최대 출력 전류는 약 68A이다.

이 값으로 차단기 정격을 정하면 고장 전류와 정상 과부하를 구분할 수 있다.

헷갈리는 점과 정리

헷갈리기 쉬운 점을 정리한다. 첫째, 단락 보호를 차단기 용량만으로 설명하지 않는다.

인버터가 출력 전류를 제한하므로 차단기만으로는 단락 검출이 늦거나 불가능할 수 있다.

둘째, 지락과 단락을 같은 현상으로 보지 않는다. 검출 원리가 서로 다르다.

셋째, 축전지 측 단락 전류를 계산하고 차단기 협조 순서를 맞춘다.

정리하면 인버터 전류 제한과 폴드백, 차단기 협조로 단락을 막고 영상 전류로 지락을 잡는다.