수전설비 저압선로 보호방식

캐스케이드 보호방식이란?

캐스케이드 보호방식은 전력계통에서 단락사고가 발생했을 때, 상위 차단기가 하위 차단기를 후비 보호하는 방식을 말합니다. 마치 계단식(cascade)으로 차단기들이 연결되어 있다고 해서 붙여진 이름

간단히 말해, 주 배전반의 메인 차단기가 큰 단락전류를 차단하고, 분기 회로의 차단기는 상대적으로 작은 단락전류를 차단하는 방식입니다. 이를 통해 시스템 전체의 안정성을 확보하고 경제적인 효과를 얻을 수 있습니다.

왜 캐스케이드 보호방식을 사용할까요?

• 경제성: 모든 차단기에 큰 용량을 갖춘 차단기를 설치하는 것보다 경제적
• 선택성: 고장이 발생한 부분만을 선택적으로 차단하여 전체 시스템의 운전을 중단시키는 것을 최소화
• 효율성: 단락전류를 빠르게 차단하여 설비 손상을 최소화하고 시스템의 안정성을 확보

캐스케이드 보호방식의 장점

• 단락전류 제한: 상위 차단기가 하위 차단기를 보호하여 단락전류를 제한함으로써 시스템에 가해지는 충격을 줄임
• 선택성 향상: 고장 발생 부위만을 정확하게 차단하여 건전한 부분의 운전을 지속할 수 있습니다.
• 경제성 확보: 모든 차단기에 고용량 차단기를 설치할 필요가 없어 초기 투자 비용을 절감

캐스케이드 보호방식의 단점

• 설계 복잡성: 차단기의 용량, 조정치 등을 정확하게 계산하고 조정해야 하므로 설계가 복잡
• 협조 문제: 상위 차단기와 하위 차단기 간의 협조가 잘 이루어지지 않으면 오동작이 발생

캐스케이드 보호방식의 적용 사례

• 저압 배전반: 주로 저압 배전반에서 많이 사용
• 공장 자동화 시스템: 다수의 전동기가 설치된 공장 자동화 시스템에서도 활용

저압전로의 지락보호

지락이란?

전기가 흘러야 할 도체를 벗어나 사람의 몸이나 다른 물체를 통해 땅으로 흘러 들어가는 현상을 말합니다. 지락이 발생하면 감전, 화재 등의 위험이 발생할 수 있으므로 이를 방지하기 위한 보호 장치가 필요합니다.

누전차단기의 동작 원리

누전차단기는 전류가 들어오는 양과 나가는 양이 같아야 하는데, 누전이 발생하면 이 균형이 깨지면서 미세한 누설 전류가 발생합니다. 누전차단기는 이 미세한 누설 전류를 감지하여 회로를 차단하는 역할을 합니다.

회로도 및 설명

[이미지: 누전차단기 회로도]

• 영상 변류기(ZCT): 회로를 흐르는 전류를 감지하고, 누설 전류가 발생하면 코일에 유도 전압이 발생합니다.
• 비교 회로: 영상 변류기에서 발생한 유도 전압을 비교 회로에서 미리 설정된 값과 비교합니다.
• 차단기: 비교 회로에서 설정된 값을 넘어서면 차단기가 작동하여 회로를 차단합니다.

동작 과정

1. 정상 상태: 회로를 흐르는 전류는 모두 부하로 흘러가고, 누설 전류는 발생하지 않으므로 차단기는 작동하지 않습니다.
2. 누전 발생: 회로의 어느 부분에서 누전이 발생하면 일부 전류가 땅으로 흘러가고, 영상 변류기에 유도 전압이 발생합니다.
3. 차단: 유도 전압이 설정값을 넘어서면 비교 회로에서 신호를 보내 차단기가 작동하여 회로를 차단합니다.

누전차단기를 설치해야 하는 장소

• 가정용 콘센트: 가전제품 사용 시 누전으로 인한 감전 위험이 가장 높은 곳입니다.
• 욕실, 주방: 물이 많이 사용되는 곳으로, 누전 발생 가능성이 높습니다.
• 옥외 콘센트: 습기가 많은 옥외에서 사용되는 콘센트는 누전 위험이 높습니다.
• 공용 시설: 아파트, 빌딩 등 공용 시설의 전력 공급 시설에는 반드시 누전차단기를 설치해야 합니다.

감전 방지 대책

• 누전차단기 설치: 가장 기본적이고 효과적인 방법입니다.
• 정기적인 점검: 누전차단기의 정상 작동 여부를 주기적으로 확인해야 합니다.
• 접지 공사: 전기 설비를 땅에 연결하여 누전 시 전류가 땅으로 흘러가도록 하는 것입니다.
• 절연 상태 점검: 전선의 피복이 벗겨지거나 손상된 부분이 없는지 정기적으로 점검해야 합니다.
• 누전 경보기 설치: 누전이 발생했을 때 소리나 빛으로 알려주는 경보기를 설치하면 빠르게 대처할 수 있습니다.
• 안전 수칙 준수: 물에 젖은 손으로 전기 기기를 만지지 않고, 전기 기기를 사용할 때는 주변에 물기가 없는지 확인해야 합니다.

1. 과전류 보호

• 목적: 과전류로 인한 화재, 기기 손상 등을 방지합니다.
• 방식: 배선용 차단기(MCCB), 퓨즈 등을 사용하여 과전류가 흐르면 자동으로 회로를 차단합니다.
• 작동 원리: 과전류가 흐르면 차단기 내부의 바이메탈이 열팽창하여 접점을 분리시켜 회로를 차단합니다.

2. 지락 보호

• 목적: 지락으로 인한 감전, 화재 등을 방지합니다.
• 방식: 누전차단기를 사용하여 지락 전류를 감지하고 회로를 차단합니다.
• 작동 원리: 지락이 발생하면 회로를 흐르는 전류와 중성선을 흐르는 전류 사이에 불균형이 발생하고, 이를 누전차단기가 감지하여 회로를 차단합니다.

3. 누전 보호

• 목적: 누전으로 인한 감전을 방지합니다.
• 방식: 누전차단기를 사용하여 누전 전류를 감지하고 회로를 차단합니다.
• 작동 원리: 지락 보호와 동일한 원리로 작동합니다.

4. 기타 보호 방식

• 접지: 전기 설비를 땅에 연결하여 지락 시 전류가 땅으로 흘러가도록 하여 인체에 미치는 영향을 줄입니다.
• 절연: 전기 설비의 절연 상태를 유지하여 누전을 방지합니다.
• 보호 계전기: 과전류, 지락, 단락 등 다양한 이상 상태를 감지하여 보호하는 장치입니다.

수전설비 저압선로 보호 방식의 중요성

• 인명 안전: 감전 사고 예방
• 설비 보호: 화재, 기기 손상 예방
• 전력 공급 안정성 확보: 고장 발생 시 신속한 차단을 통해 전력 공급의 안정성을 확보