전선을 보호하는 과전류차단기의 정격전류에 대한 考察(내선규정부록 참고)
전선을 전기적 사고로부터 보호하기 위하여 시설하는 과전류차단기는 과부하전류 및 단락전류(지락전류)로부터 전선을 보호하기 위한 것이다. 보호의 목적은 이들의 전류에 의해 발생되는 열에 대응하는 것, 대전류에 의한 기계적인 應力에 대응하는 것 및 이들의 조합에 대응하는 것을 생각할 수 있다.
일반적으로 전선을 보호한다는 것은 위의 열에 대응하는
것을 생각할 수 있다.(단락전류가 큰 경우는 적당히 전자력에 의한 응력도 고려되어야
한다).
도체에 사용하는 금속이 열에 의해 그 기능을 잃는 것과 전선의 절연물(유기물)이
열에 의해 그 기능을 잃는 것을 비교할 경우 후자의 영향이 크고 전선의 열에 대응하는
보호를 생각할 경우에는 절연물의 내열성을 주체로 생각해야 한다.
절연물(유기질의 것)의 내열성에 대해서는 다음 표1-7에 규정되어 있는 절연물의 최고허용온도가 정설로 되어있다. 이것은 그 온도가 지속되어도 절연물의 성능이 유지될 수 있는 것이다.
표1-5(IV 전선을 애자사용공사로 한 경우), 표1-6(IV 전선을 전선관등에 수납한 경우)에서 표시하는 허용전류는 절연물의 종류 및
시설방법에 따라서 해당 절연물의 온도가 최고허용온도가 되는 한도(주위온도를 30℃로
해서)의 전류치를 나타낸 것이다.따라서 부하전류로부터 전선의 굵기를 결정하는
경우 이 값을 채택하게 된다.
다만, 전로에는 예측할 수 없는 과부하 및 단락전류가
흐르는 일이 있어 이 경우에도 위의 최고허용온도 이하로 시설한다는 것은 과대한
설비를 요하게 되어 경제적으로 곤란하다.
이와 같은 경우 어느 정도까지 온도상승이 허용되느냐 하는 것은 최고온도를 넘는 모양과 그 척도 그리고 지속시간이 고르지 아니한 것을 획일적으로 정하는 것은 곤란하다. 그러나 과거 여러 실험 및 경험으로 미루어 보아 최고허용온도가 60℃인 것(비닐 등)은 수시간 정도에서 100℃이하, 1초 이내에서 150℃이하 이면 절연물의 열화도 별로 없고 전선의 수명에 큰 영향을 주지 아니한다는 것이 판명되어 있다.
이러한 사실에서 과전류차단기의 정격전류를
정하는 경우 예측하지 못한 과부하 등에 대해서는 100℃, 단락시에는 150℃를 절연물의
단시간 허용온도로서 사용하고 있다.
또한 단락전류만을 보호하는 경우 허용전류의 기준으로서 배선의
종별에 관계없이 허용전류치만 가지고 표1-5에 정하는 애자사용배선을
선정하고 있는 것은 단락전류가 흘렀을 경우 과전류차단기의 차단시간은 매우 짧아(과전류차단기의
정격전류의 20배로 보통 0.1초 정도) 그
사이에 발생한 열이 전부 도체에 축적되는 것으로 생각되기 때문이다.