버스바 단락 저항 등급 설명: Icw, Ipk 및 IEC 표준

버스바가 현장에 도착하면 명판에는 단순해 보이지만 잘못 읽기 쉬운 값 그룹이 표시됩니다. Icw = 50카 / 1s, Ipk = 105kA. 귀하가 변전소를 담당하는 엔지니어이거나 버스웨이를 구매하는 시스템 통합업체인 경우, 이 단락 내력 등급은 도체가 첫 번째 반주기 동안 결함을 견딜 수 있는지 아니면 고장날지 여부를 알려줍니다. 간단히 말해서, 정격은 영구 변형, 절연 파괴 또는 연결부 손상 없이 버스바가 견딜 수 있는 최대 단락 응력을 정의합니다. Icw와 Ipk라는 두 가지 값을 이해하면 전체 등급은 데이터시트 번호가 아닌 엔지니어링 도구가 됩니다.

단락 저항 등급이 실제로 측정하는 것

단락은 정격 전류보다 수십 배 더 높은 전류를 버스바를 통해 보냅니다. 부스바는 전류로 인한 가열과 도체 사이의 기계적 힘이라는 두 가지 다른 효과를 동시에 견뎌야 합니다. 따라서 모든 전체 등급에는 두 가지 값이 포함됩니다.

단시간 내전류(Icw)

Icw는 최대 허용 온도를 초과하지 않고 버스바가 일반적으로 1초, 3초 또는 4초 등 명시된 지속 시간 동안 전달할 수 있는 전류의 RMS 값입니다. 열 효과는 I²t를 따릅니다. 이는 동일한 온도 상승이 오랜 시간 동안 작은 전류로 인해 발생하거나 짧은 시간 동안 큰 전류로 인해 발생할 수 있음을 의미합니다. 조달의 경우 현재 자체만큼 기간이 중요합니다.

피크 내전류(Ipk)

Ipk는 결함의 첫 번째 반주기 동안 전류의 순간 최고 값입니다. 이 피크는 버스바 위상 사이에 전기역학적 힘을 생성하며, 그 힘은 전류의 제곱에 비례합니다. 첫 번째 피크의 50kA RMS 오류는 안정적인 부하가 아닌 해머 타격처럼 동작합니다. 표준은 요소 n을 사용하여 Ipk와 Icw 간의 관계를 정의합니다.

IEC 61439-1의 인수 n은 50Hz에서 Ipk를 Icw에 연결합니다.
정격 단시간 전류 Icw	피크 인자 n(Ipk/Icw)
10kA < Icw ≤ 20kA	2.0
20kA < Icw ≤ 50kA	2.1
50kA < Icw ≤ 100kA	2.2

따라서 50kA/1s 버스바의 경우 피크 내전류는 일반적으로 105kA입니다. 설치의 비대칭 요소가 높은 경우 실제 첫 번째 피크는 더 높을 수 있으므로 피크 값을 가정하기보다는 네트워크 계산과 비교하여 확인해야 합니다.

등급이 결함과 재해의 차이를 결정하는 이유

단락 내량 등급이 너무 낮은 버스바를 선택하는 것은 전기 설계에서 가장 위험한 오류 중 하나입니다. 오류는 수정하기에는 너무 늦은 오류 조건에서만 나타나기 때문입니다.

열 효과는 즉각적입니다. 단락 중에 열은 방출되는 것보다 더 빠르게 생성되므로 도체는 거의 단열적으로 가열됩니다. 65℃에서 시작하는 도체는 전류 밀도에 따라 1초 만에 200°C 이상에 도달할 수 있습니다. 볼트 접합은 가장 약한 연결 고리입니다. 고온에서는 볼트 압력이 완화되고 접촉 저항이 증가하며 눈에 보이는 도체가 손상되지 않은 것처럼 보이더라도 접합이 실패할 수 있습니다.

기계적 효과는 훨씬 더 극적입니다. 100kA 피크 전류를 전달하는 100mm 떨어진 두 개의 병렬 버스바 도체는 미터당 약 20,000N의 힘을 경험합니다. 이는 버스바의 모든 미터에 2톤 무게의 추를 매달아 두는 것과 같습니다. 굽힘, 절연체 균열 및 상간 아크는 정격을 초과할 때 나타나는 일반적인 결과입니다. 결과는 사소한 수리가 아닙니다. 이는 전체 섹션 교체 및 확장된 정전입니다.

전압 등급별 단시간 내전류에 대한 일반적인 프로젝트 요구 사항 지속 시간은 1초에서 4초까지 다양합니다.

등급 확인 방법: 표준, 유형 테스트 및 정직한 데이터

단락 정격은 증거로 뒷받침될 때만 가치가 있습니다. 저전압 어셈블리에 대한 국제 참조는 Icw 및 Ipk 검증 방법을 정의하는 IEC 61439-1입니다. 중전압 및 고전압 버스바 시스템의 경우 관련 스위치기어 및 버스 표준에 따라 테스트가 수행됩니다.

버스바 시스템의 단락 검증에 사용되는 공통 표준입니다.
표준	범위	버스바와의 관련성
IEC 61439-1	저전압 스위치기어 및 컨트롤기어 어셈블리	Icw, Ipk 및 설계 검증 프로세스를 정의합니다.
IEC/TR 61641	밀폐형 저전압 어셈블리	밀폐형 버스웨이에 대한 내부 아크 결함 테스트
GB/T 7251.1	중국의 저전압 어셈블리	IEC 61439에 따른 국가적 구현
IEEE C37.23	금속으로 둘러싸인 버스	스테이션 버스의 단락 및 온도 상승 요구 사항

IEC 61439에서는 고전력 실험실에서의 형식 테스트, 계산을 통한 설계 검증, 참조 설계와의 비교라는 세 가지 검증 경로를 허용합니다. 형식 테스트에서 버스바는 명시된 기간 동안 전체 정격 단시간 전류를 전달하며 테스트 후 온도 상승을 다시 측정합니다. 도체 간격, 지지 거리 및 인클로저를 포함하여 테스트된 배열은 배송된 제품과 일치해야 합니다.

경쟁 제품을 비교할 때 유형 테스트 보고서를 요청하고 현재 값, 기간 및 테스트 설정의 세 가지를 확인하십시오. 다른 컨덕터 간격이나 다른 지지 범위에 대한 보고서는 구성에 대해 아무 것도 입증하지 않습니다.

부스바가 견딜 수 있는 단락 전류의 양을 결정하는 요소

라벨에 인쇄된 등급은 특정 디자인 선택의 결과입니다. 네 가지 요소가 가장 중요합니다.

도체 재료 및 단면. 구리는 저항률이 낮고 열용량이 높기 때문에 동일한 온도 상승에 대해 더 많은 열을 흡수합니다. 알루미늄 합금은 동일한 Icw에 대해 더 큰 단면이 필요하므로 고전압 관형 부스바는 대구경 튜브를 사용합니다.
도체 모양 및 지지 간격. 전기역학적 강도는 도체의 단면 계수와 지지대 사이의 거리에 따라 달라집니다. 관형 도체는 관성 모멘트가 높고 동일한 면적의 플랫 바보다 굽힘에 더 잘 견딥니다.
공동 품질. 볼트 조인트는 일반적으로 제한 지점입니다. 접촉 면적, 도금 및 볼트 토크는 고전류 오류 이후 접합 저항이 낮게 유지되는지 여부를 결정합니다.
절연 시스템. 완전 절연 및 주조 수지 부스바의 경우 절연 재료는 오류 발생 시 최대 허용 온도를 설정합니다. 에폭시 주조는 정의된 열 한계를 제공하는 반면, 고무 기반 단열재는 동일한 온도에서 다르게 작용합니다.

일정한 전류 밀도에서 예시적인 도체 온도 상승; 더 가파른 알루미늄 곡선은 높은 Icw 요구 사항을 위해 더 큰 단면이 필요한 이유를 설명합니다.

이는 정격 뒤에 숨은 실용적인 엔지니어링입니다. 제조업체는 단순히 라벨을 변경하는 것만으로는 단락 정격을 높일 수 없습니다. 더 많은 도체 재료, 더 강력한 지지 시스템, 더 나은 접합 설계 또는 이 세 가지 모두의 조합이 필요합니다.

올바른 단락 저항 등급을 지정하는 방법

올바른 등급은 시장에서 가장 높은 숫자가 아닙니다. 이는 설치 지점의 예상 단락 전류, 보호 설정 및 시스템 전압과 일치하는 값입니다. 다음 프로세스는 대부분의 프로젝트에서 작동합니다.

연결 지점의 유틸리티 또는 네트워크 설계 엔지니어로부터 예상되는 오류 수준을 확인하십시오.
계산된 고장 전류보다 낮지 않도록 Icw를 선택하고 향후 확장을 위한 추가 마진을 확보합니다.
기간 확인: 저전압 버스웨이는 차단기가 빠르게 제거되므로 일반적으로 1초로 평가되는 반면, 중전압 시스템은 보호 조정을 일치시키기 위해 31.5kA/4초를 사용하는 경우가 많습니다.
지지대 간격과 비교하여 Ipk를 확인하십시오. 기계적 강도는 도체 자체뿐만 아니라 지지대 사이의 거리에 따라 달라집니다.
데이터시트 번호가 아닌 유형 테스트 보고서를 비교하고 테스트된 구성이 설치와 일치하는지 확인하십시오.

저전압 배전을 위해 고밀도 소형 버스웨이 설계는 작은 단면에서 높은 Icw를 유지하는데, 이는 공간이 좁은 데이터 센터 및 산업 건물에서 중요합니다. 아래 차트는 저전압 버스웨이 프로젝트에서 볼 수 있는 Icw 클래스의 일반적인 혼합을 보여줍니다.

50kA/1초 — 45%
100kA/1초 — 20%
30kA/1초 — 15%
65kA/1초 — 12%
80kA/1초 — 8%

일반적인 산업 및 데이터 센터 문의를 기반으로 한 Icw 클래스별 저압 버스웨이 프로젝트 사양의 예시적인 공유입니다.

프로젝트에 결함 등급이 높은 테스트된 소형 버스웨이가 필요한 경우 검증된 조인트가 있는 소형 버스웨이 시스템은 기존 설계와 비교할 가치가 있습니다.

Compact Cast-Resin Busway for Low-Voltage Distribution

저전압 배전을 위한 소형 주조 수지 버스웨이 이 저전압 주조 수지 버스웨이는 조밀한 배열과 에폭시 절연체를 사용하여 공간을 절약하는 동시에 400A ~ 5000A의 전류를 처리합니다. 검증된 조인트를 통해 결함 등급 버스웨이 설계를 비교할 때 실용적인 옵션이 됩니다. 제품보기 →

중간 전압에서 에폭시 수지 주조로 완전히 절연된 관형 버스바는 상간 간격을 줄이고 단락 중에 정의된 절연 한계를 제공하므로 내력 계산을 더욱 예측 가능하게 만듭니다.

Epoxy-Cast Tubular Busbar with Integrated Insulation

절연체가 통합된 에폭시 주조 관형 버스바 이 완전 절연된 관형 부스바는 자동화된 진공 주조로 형성되어 원활한 도체 및 차폐 구조를 제공합니다. 정의된 절연 동작은 엔지니어가 중간 전압에서 단락 회로 내성을 예측하는 데 도움이 됩니다. 제품보기 →

초고압 변전소에서는 정격 전류와 단락력을 기준으로 고강도 알루미늄 합금 관형 버스바의 도체 직경, 벽 두께 및 지지 범위가 선택됩니다. 선택 단계에 있는 경우 중전압 및 저전압 시스템에 적합한 버스 바를 선택하는 방법에 실질적인 장단점이 있습니다.

High-Strength Aluminum-Alloy Tubular Busbar for EHV

EHV용 고강도 알루미늄 합금 관형 버스바 220kV ~ 1000kV 시스템용으로 제작된 이 마그네슘-알루미늄 합금 버스바는 높은 기계적 강도와 안정적인 전도성을 결합합니다. 결함 수준 등급 및 유형 테스트 보고서를 검토하면 초고압 변전소를 자신있게 선택할 수 있습니다. 제품보기 →

결함 수준 연구를 엔지니어링 팀과 공유하고 생산 시작 전에 해당 유형 테스트 보고서를 요청하세요.

단락 내성 등급에 대해 자주 묻는 질문

Icw와 Ipk의 차이점은 무엇입니까?

Icw는 과열 없이 명시된 기간 동안 버스바가 전달할 수 있는 RMS 전류입니다. Ipk는 기계적 힘을 생성하는 결함의 첫 번째 주기의 피크 값입니다. 50kA/1s 버스바의 Ipk는 일반적으로 50Hz에서 105kA입니다.

왜 일부 등급은 50kA/1s이고 다른 등급은 31.5kA/4s입니까?

차이점은 기간입니다. 1초는 빠른 차단기가 있는 저전압 시스템에 적합합니다. 보호 조정으로 인해 트리핑이 지연될 수 있는 고압 시스템에서는 4초가 일반적입니다. 지속 시간을 두 배로 늘리면 I²t 가열도 두 배가 되므로 도체 단면적이 더 커야 합니다.

실제 단락 후 버스바를 재사용할 수 있습니까?

결함이 있는 부스바는 외관상 손상되지 않은 것처럼 보이더라도 검사해야 합니다. 볼트 체결부, 절연체 표면 및 지지대를 먼저 점검하십시오. 아크가 발생한 경우 재료 특성이 영구적으로 변경되었을 수 있으므로 영향을 받은 단열재 부분을 교체하십시오.

단락 정격이 높을수록 항상 비용이 더 많이 드나요?

비례하지 않습니다. 도체 단면적을 늘리면 정격이 높아지지만 더 나은 접합 설계 또는 더 조밀한 지지 배열을 사용하면 더 적은 재료로 내력을 높일 수 있습니다. 라벨뿐만 아니라 테스트된 구성도 비교하십시오.

단락 내량 등급은 단일 주기로 프로젝트에서 사라지는 버스바와 결함 후에도 계속 작동하는 버스바를 구분하는 하나의 숫자입니다. 지속 시간과 피크 전류를 포함한 전체 값을 읽고 그 뒤에 있는 유형 테스트 보고서를 요청하세요. 현장의 결함 수준이 정격보다 높을 경우 그 결과는 이론적인 것이 아니므로 생산 시작 전에 제조업체에 사양을 확인하십시오.