글쓴이: Jack Smith
저는 지난 2월에 Consulting-Specifying Engineer 매거진의 웹캐스트를 진행하는 영광을 누렸습니다. 제목은 "Update on the 2011 National Electrical Code(2011 NEC 업데이트)"였습니다. 웹캐스트 발표자는 피츠버그 소재 Lovorn Engineering Associates, LLC의 PE, 사장 겸 수석 엔지니어인 Kenneth Lovorn과 휴스턴 소재 Smith Seckman Reid, Inc.의 PE, 수석 엔지니어 겸 프로젝트 매니저인 Tom Divine이었습니다.
이 웹캐스트 동안, Lovorn과 Divine은 NEC의 최신 버전인 2011년 판의 중요한 몇 가지 변경 사항을 중점적으로 다루었습니다. 여기서 다룬 구체적인 주제는 다음과 같습니다.
- 고장 전류 필드 표시
- 공유된 중립(neutral) 도체 제한 사항
- 별도로 파생된 시스템 접지 GFCI 소켓 위치
- 병렬 도체 전류용량
- 데이터 센터 전력 분배 장치
- 접지 결함 보호
두 달 전에 쓴 칼럼에서는 가용 결함 전류 레이블 부착과 관련된 새로운 NEC(National Electrical Code) 요구 사항 중 하나에 대해 설명했습니다. 이 칼럼에서는 지면 제약으로 인해 웹캐스트에서 Lovorn과 Divine이 전문적으로 다룬 모든 주제를 다룰 수 없었습니다. 따라서 이번 달에는 병렬 도체 전류용량과 관련된 2011 NEC 변경 사항에 대한 Divine의 설명에 초점을 맞출 것입니다.
Divine은 2008 NEC의 310.4항은 2011 NEC에서 310.10항이 되었다고 말했습니다. 2008 NEC에는 "1/0AWG 이상의 도체 크기는 병렬로 실행하는 것이 허용되어야 합니다."라고 명시되어 있습니다. 2011 NEC도 거의 동일하지만, 차이점은 2011년판에는 "1/0AWG 이상의 크기만 병렬로 연결할 수 있음"이라고 되어 있다는 것입니다.
Divine은 2008 NEC 하에서 관할 당국(AHJ)이 더 작은 도체를 병렬로 연결하도록 허용할 수 있었다고 설명합니다. 그러나 2011 NEC 하에서는 이 조항을 개정하지 않는 한 AHJ가 이를 허용할 수 없습니다.
실제로 이것은 큰 변화가 아닙니다. Divine은 "제 경험으로 볼 때, AHJ는 마치 조항에 명시되어 있는 것처럼, 항상 1/0AWG 미만의 도체를 병렬로 연결하는 것을 금지했습니다. 구체적으로 명시되어 있지는 않았지만, 예를 들어 1AWG 도체를 병렬로 연결하려고 하면 AHJ가 반대했습니다."라고 말했습니다.
AHJ는 장비, 자재, 설비 또는 절차의 승인을 담당하는 조직, 사무국 또는 개인을 나타냅니다. 일반적으로 AHJ는 시, 군 또는 국가 조례에 의거하여 법적 권한을 부여 받은 현지 전기 검사관입니다.
또한 Divine은 웹캐스트에서 2008 NEC에서 2011 NEC로 되면서 변경되지 않은 병렬 도체에 대한 몇 가지 규칙에 대해서도 설명했습니다. 개별 도체의 임피던스가 합리적인 수준에서 최대한 근접한 값이 될 수 있도록 병렬 도체는 동일해야 합니다. 도체 임피던스가 매우 낮기 때문에 구성, 형상 또는 종단의 작은 변화가 도체의 총 임피던스에 불균형적으로 큰 변화를 발생시킬 수 있습니다.
Divine은 "병렬 어셈블리의 각 개별 도체는 개별 임피던스와 반비례하여 전류를 운반합니다. 피더가 총 전류용량에 가까운 전류에서 작동할 경우, 병렬 도체 간 임피던스의 작은 변화가 임피던스가 더 낮은 도체에 지나치게 큰 전류를 흐르게 만들어 과부하와 과열을 일으킬 수 있습니다."라고 말합니다.
Divine은 병렬 도체는 길이, 재질, 단면적 및 절연체가 동일해야 한다고 설명합니다. 또한 동일한 종단 방법을 사용해야 하며 동일한 레이스웨이 또는 동일한 케이블 어셈블리에 위치해야 합니다.
Divine은 "이 조항은 유사성 규칙이 각 도체의 경로에만 개별적으로 적용된다는 것을 분명히 하고 있습니다. 예를 들어, 위상 B와 위상 C의 도체가 구리라면 위상 A의 도체는 알루미늄이어도 괜찮습니다. 즉, 위상 A의 모든 도체가 알루미늄이고 B 및 C 위상의 모든 도체가 구리이면 괜찮습니다. 이는 이례적인 상황이며 일반적으로 새로운 설계에서는 발생할 수 없습니다."라고 덧붙입니다.
병렬 도체가 필요한 이유
병렬 도체가 필요한 가장 일반적인 이유는 단일 도체가 제공할 수 있는 것보다 더 높은 전류용량을 제공하기 위해서입니다. Divine은 "전형적인 건물 설계에서, 가장 큰 도체는 보통 500kcmil 또는 600kcmil입니다. 그리고, 많은 전기 계약자들은 실제로 600kcmil에 반대할 것입니다. 400A 이상의 전류용량이 필요한 경우 병렬 도체를 사용하는 것이 유일한 합리적인 솔루션입니다. 실제로 병렬 연결을 위한 1/0AWG 도체의 하한은 시설의 전기 설계에 큰 영향을 미치지 않습니다."라고 말했습니다.
도체를 병렬 연결하는 또 다른 이유는 모터 시동이나 기타 낮은 역률 부하에서 전압 강하를 낮추기 위해서입니다. 역률 부하가 낮은 단일 도체를 사용할 경우 AC 저항(또는 유도성 리액턴스)이 전압 강하를 지배합니다. 인덕턴스 자체는 도체 크기에 따라 크게 달라지지 않습니다. Divine은 "도체 크기에 따라 크게 변하는 AC 저항과 상황이 다릅니다. 인덕턴스는 도체의 단면적에 따라 거의 변하지 않습니다. 그러나 AC 저항은 도체의 단면적에 반비례하게 변합니다."라고 계속 말했습니다.
다시 말해, 도체 크기를 늘려도 인덕턴스로 인해 발생하는 전압 강하를 완화하는 데 큰 도움이 되지 않습니다. 반면에, 일반적으로 역률이 낮을 때 도체의 유도성 리액턴스로 인해 전압 강하가 발생합니다. Divine은 "전기 서비스 지점으로부터 상당히 멀리 떨어진 곳에 위치한 소방용 펌프 작업을 할 때 이 사실이 특히 유용하다는 것을 알았습니다. [NEC의] 695.7항은 소방용 펌프 시동 조건에서의 전압 강하를 15% 이내로 제한합니다."라고 말했습니다
더 작은 병렬 도체를 허용하는 상황
1/0AWG보다 작은 도체를 병렬로 연결할 수 있는 몇 가지 예외가 있습니다. 먼저, 2AWG와 1AWG는 엔지니어링 감독하에 기존 설치에 사용할 수 있습니다. Divine은 "이 예외는 중립 상태의 고조파 전류를 관리하는 데 중요할 수 있습니다."라고 말합니다.
Divine에 따르면, 제어 전원의 경우 더 작은 도체를 병렬로 연결하기 위해서는 회로가 360Hz 이상에서 작동해야 한다고 합니다.
Divine은 "엘리베이터에서 상당히 많은 이동을 하며 필요한 긴 케이블의 전압 강하를 관리하기 위해 엘리베이터 제어 및 엘리베이터 조명 케이블에는 1/0AWG 미만의 도체를 병렬로 연결하여 사용할 수 있도록 하는 엘리베이터 회로에 대한 예외가 620.12(A)(1)항에 있습니다."라고 설명합니다.
Divine이 말한 대로 도체를 병렬로 연결하는 주된 이유는 단일 도체보다 더 높은 전류용량을 제공하기 위한 것입니다. 높은 수준의 전류로 작업할 때는 자격을 갖춘 전기 작업자가 Fluke 365, Fluke 376 및 Fluke 381 클램프 미터와 같은 고품질 전기 측정 도구를 사용해야 합니다.
다음 "Solid Ground"를 기다려 주십시오.