중성점 접지*

접지방법의 결정

(목적에따른)
중성점 접지방법
유효접지와 비유효접지
배전계통의 접지(IEC 60364-3 )
PEN, PEM, PEL

(형태에따른)
단독접지와 공용접지
구조체 접지설계 시 검토사항
통합 공통접지방식
등전위 본딩
접지선 접지봉
서지 침입시 접지극의 과도현상과 대책

접촉전압과 보폭전압

목차(중성점 접지방식)

중성점 접지방식

❗중성점 접지(KEC142.5)

전력시스템에서 변압기의 2차측 Y결선의 중성점을 대지에 직접 또는 임피던스를 통해 연결하는것

1️⃣중성점 접지목적

1)대지전압 상승 억제

• 지락고장 시 건전상 대지전압 상승 억제 및 전선로와 기기의 절연 레벨 경감이 목적

2)이상전압 상승 억제

• 뇌, 아크지락, 기타에 의한 이상전압 경감 및 발생 방지의 목적

3)계전기의 확실한 동작 확보

• 지락사고 시 지락계전기의 확실한 동작 확보

4)아크지락 소멸

• 소호리액터 접지 시에서 1선 지락 시 아크지락의 신속한 아크 소멸로 송전 지속

2️⃣중성점 접지방식

구분	비접지	직접접지	고저항접지	소호리액터접지
지락사고시 건전상의 전압상승	크다	작다	약간크다	약간크다
절연레벨	감소 불능	감소 가능	감소 불능	감소 불능
애자개수	최고	최저	–	–
변압기	전절연	단절연가능	전절연	전절연
과도안정도	크다	최소	크다	크다
지락전류	작다	최대	중간	최소
1선지락시유도장해	작다	최대	중간	최소
보호계전기 동작	곤란	가장 확실	확실	불가능

1)비접지방식

• 정의
  • 중성점을 접지하지 않는 방식으로 전전압 단거리 선로에 한정하는 방식

• 장점
  • 1선 지락사고 시: 지락전류가 작아 그대로 송전 가능
  • 주요변압기를 ∆-∆결선할 수 있어 고장 및 점검 수리작업 시 V결선 전환하여 송전 가능

• 단점
  • 이상전압 발생: 고전압 장거리 선로 적용 시 간헐 아크지락에 의해
  • 절연비용 상승: 절연 레벨이 높아져 기기 및 선로 절연비용상승
  • 과도안전도: 지락 사고 시 고장 지점을 쉽게 찾기 어렵고, 장시간 고장이 지속

• 적용
  • 단거리 소내 전원
  • 정전을 피해야 하는 장소

2)직접접지 방식

• 정의
  • 중성점을 금속선으로 직접접지하는 방식으로 접지계수가 80% 이하의 접지 방식

• 장점
  • 기기의 절연 레벨 경감: 1선 지락 시 건전상 대지전압 상승이 낮다
  • 개폐서지의 값을 저하: 피뢰기 책무 경감 및 정격전압의 낮은 피뢰기 사용가능
  • 과도안전도: 지락 사고 시 보호 계전기가 빠르게 동작하여 설비를 보호할 수 있습니다.
  • 변압기 중성점은 항상 영전위 부근에 유지 : 단절연 가능하여 변압기, 부속기기 중량 및 가격 저하 가능
  • 1선 지락사고 시 지락전류가 크다 : 접지계전기 동작 확실한 장점

• 단점
  • 과도 안정도가 나빠짐: 지락전류가 저역률의 대전류
  • 통신유도장해: 지락 사고 시 대규모 지락 전류가 흘러 통신선에 강한 유도 장해를 발생
  • 지락전류의 기기에 대한 충격이 커서 손상을 초래
  • 계통사고의 대부분이 1선지락사고이므로 차단기가 대전류를 차단할 기회가 많다

3)저항접지방식

• 정의
  • 중성점을 저항으로 저지하는 방식으로 30[Ω]이하의 저저항접지와 100~1000[Ω]정도의 고저항접지로 구분

• 장점
  • 비접지방식에 비해 건전상 전압 상승이 작다
  • 직접 접지반방식에 비해 1선 지락전류가 작아 유도장해가 작다

• 단점
  • 접지저항이 작으면 1선 지락사고 시 지락전류가 커져 유도장해가 커진다
  • 접지저항이 너무 크면 지락전류가 작아져 계전기 동작이 곤란하다
  • 비경제적으로 국내에서는 적용을 하지 않는다

4)소호 리액터 접지방식

• 정의
  • NGR(Neutral Grounding Reactor)
  • 변압기 중성점을 선로의 대지 정전용량과 공진하는 리액터를 통해서 접지하는 방식

• 장점
  • 1선 지락 시 지락전류가 최소로 전자유도장해가 적다
  • 1선 지락 시 송전이 가능하고 과도안정도가 최대

• 단점
  • 설치비가 고가
  • 접지계전기 동작이 곤란

5)리액턴스 접지

• 저항접지방식과 마찬가지로 고장전류를 제한시켜 과도안정도를 향상시킬 목적으로 수용되었던 방식

3️⃣접지 계수(α)

• 1선 지락사고가 발생하였을 경우 고장점에서의 건전상 대지전압이 달할 수 있는 최고의 실효치를 사고 제거 후의 선간전압으로 나누어 %로 표시한 값

• 접지계수는 피뢰기의 정격전압 선정 시 필요

4️⃣접지방식 선정 시 고려사항

• 선로의 길이: 선로가 길수록 충전전류가 커지므로 리액터 접지를 고려해야 합니다.
• 선로 구성: 케이블 선로는 공중선로에 비해 충전전류가 크므로 접지방식 선정에 주의해야 합니다.
• 주파수: 주파수가 높을수록 충전전류가 커지므로 접지방식 선정에 영향을 미칩니다.
• 부하 조건: 부하 조건에 따라 지락전류가 변하므로 부하 조건을 고려하여 접지방식을 선정해야 합니다.
• 계통 보호: 계통 보호 방식에 따라 적절한 접지방식을 선택해야 합니다.

• 중성점 접지에 영향을 미치는 요소에 대한 평가로 가장 적합한 선택 필요성
  • 가스절연 설계
  • 통신선 유도장해
  • 보호계전기 동작
  • 차단기의 차단용량 선정
  • 피뢰기 동작
  • 계통의 안정도 향상 등

접지방법의 결정

(목적에따른)
중성점 접지방법
유효접지와 비유효접지
배전계통의 접지(IEC 60364-3 )
PEN, PEM, PEL

(형태에따른)
단독접지와 공용접지
구조체 접지설계 시 검토사항
통합 공통접지방식
등전위 본딩
접지선 접지봉
서지 침입시 접지극의 과도현상과 대책

접촉전압과 보폭전압

목차(중성점 접지방식)

중성점 접지방식

💯기출문제

●01계통 또는 발전기 중성점 접지방식에 대하여 설명하시오

☑️접지의종류(비접지, 직접, 저항, 소호리액터)

●03중성점 접지방식의 종류를 들고 특징을 비교 설명하시오

☑️접지의종류(비접지, 직접, 저항, 소호리액터)

●A05수변전설비 설계 시 전기설비기술기준에서 정하는 제2종접지저항값의 계산에 필요한 기술적 고려사항을 설명하시오

☑️접지설계시 고려사항(토류저방위인안보)

●A08.접지의 목적과 방법에 대하여 설명하시오

☑️접지의목적(대지전압, 이상전압, 계전기의 동작, 아크)

☑️접지의 방법(매설접지, 콘크리트매설접지, 수도관접지, 방수접지)

●09.국내전기설비기술기준상 3상4선 22.9[kV] 다중접지계통에서 제2종 접지저항값과 제3종 접지저항 값이 감전사고 시 인체에 미치는 영향을 최소화 시킬 수 있는 대안에 대하여 기술하시오.(단, 인체저항 1,000[Ω], 인체 통과 허용전류 30[mA])

3상4선 22.9[kV] 다중접지계통에서의 접지저항

• 제2종 접지(기능접지): 주로 변전소, 개폐소 등의 특고압 설비에서 사용되며, 지락사고 시 고장전류를 신속하게 대지로 흘려보내 보호계전기를 동작시키는 역할을 합니다. 일반적으로 5Ω이하로 유지해야 합니다.
• 제3종 접지(보호접지): 배전선로 등에서 사용되며, 접촉전압을 낮추어 감전사고를 방지하는 역할을 합니다. 접지저항 값은 시설물의 종류, 설치 장소 등에 따라 다르게 적용됩니다.

감전사고 시 인체에 미치는 영향

• 인체 저항: 일반적으로 건조한 상태에서는 1,000Ω 정도이며, 습하거나 상처가 있는 경우에는 훨씬 낮아질 수 있습니다.
• 인체 통과 허용 전류: 심실세동을 일으키지 않고 인체가 견딜 수 있는 전류로, 일반적으로 30mA 이하로 알려져 있습니다.

접지저항값이 감전사고 시 인체에 미치는 영향

• 접지저항이 낮을수록: 지락사고 발생 시 고장전류가 빠르게 대지로 흘러가 보호계전기가 신속하게 동작하여 감전 시간을 단축시킬 수 있습니다. 또한, 접촉전압이 낮아져 감전 위험 감소
• 접지저항이 높을수록: 지락사고 발생 시 고장전류가 대지로 흘러가는 데 시간이 오래 걸려 감전 시간이 길어지고, 접촉전압이 높아져 감전 위험이 증가

감전사고 위험 최소화를 위한 대안

1. 접지저항 측정 및 관리:
   • 정기적인 접지저항 측정을 통해 접지 시스템의 상태를 점검하고, 필요한 경우 보수를 실시
   • 접지극의 부식, 손상 등을 주기적으로 확인하고, 필요한 경우 교체
   • 접지극의 수를 늘리거나 접지선의 굵기를 늘려 접지저항을 낮출 수 있음
2. 접지 시스템 개선:
   • 접지 그리드 시스템을 구축하여 접지 효율을 높일 수 있음
   • 접지 보강제를 사용하여 땅의 전도율을 높일 수 있음
3. 절연 상태 유지:
   • 전기 설비의 절연 상태를 주기적으로 점검하고, 손상된 부분은 즉시 교체
   • 습기, 부식 등 절연 저하를 유발하는 요인을 제거
4. 보호 장치 설치:
   • 누전 차단기, 접지 감시 장치 등을 설치하여 감전사고를 예방
   • 아크 차단기 등을 설치하여 아크 발생 시 피해를 최소화할 수 있음
5. 안전 교육 강화:

○A10.중성점 접지방식의 종류를 열거하고, 각 방식별 통신유도장해, 과도안전도의 상태적인 크기 정도를 3단계(높다, 중간, 낮다)로 구분하여 표시하시오

중성점 접지 방식	통신유도장해	과도안전도
비접지	낮음	낮음
직접 접지	높음	높음
저항 접지	중간	중간
소호 리액터 접지	낮음	높음

●12.변압기 중성점 접지방식의 종류별로 특성과 장단점을 설명하시오

☑️접지의종류(비접지, 직접, 저항, 소호리액터)

○13.중성점 직접접지방식에서 1선 지락 시 건전상의 전위상승을 설명하시오

1선 지락 시 건전상 전위 상승 원리

• 지락 발생: 3상 교류 시스템에서 한 상의 도체가 대지와 접촉하여 지락 사고가 발생합니다.
• 지락 전류 흐름: 중성점이 직접 접지되어 있으므로 지락 전류가 중성점을 통해 땅으로 쉽게 흘러 나갑니다.
• 전압 분배: 지락 전류가 흐르면서 건전상의 전압이 재분배됩니다. 하지만 중성점이 직접 접지되어 있기 때문에 건전상의 전압 상승은 비교적 적게 발생합니다.

왜 건전상 전위 상승이 적을까요?

• 중성점의 역할: 중성점이 땅과 연결되어 있기 때문에 마치 무한대의 용량을 가진 축전기 역할을 합니다. 이로 인해 지락 전류가 쉽게 흘러 나가고 건전상의 전압 상승을 억제합니다.
• 지락 임피던스: 지락 임피던스가 낮을수록 지락 전류가 많이 흘러 건전상의 전압 상승을 더욱 억제할 수 있습니다.

●B14수변전설비에서 비접지보호방식과 직접접지보호방식에 대하여 설명하시오

★A15.중성점 접지 방식 중 직접접지방식과 저항접지방식, 비접지방식에 따른 다음 각 사항을 비교 설명하시오

• 지락 시의 건전상 전압
• 지락전류의 크기
• 설비의 절연 강도
• 지락 시의 유도장해
• 지락보호 계전방식
• 지락 시의 안정도

1. 지락 시의 건전상 전압

• 직접접지: 지락 전류가 중성점을 통해 대지로 쉽게 흘러가 건전상의 전압 상승이 거의 없음
• 저항접지: 저항의 크기에 따라 건전상 전압 상승 정도가 결정됩니다. 저항이 클수록 건전상 전압 상승
• 비접지: 지락 전류가 정전용량을 통해 흐르면서 건전상의 전압이 상당히 상승

2. 지락전류의 크기

• 직접접지: 지락 전류가 가장 크게 흐릅니다.
• 저항접지: 저항의 크기에 따라 지락 전류의 크기가 결정됩니다. 저항이 클수록 지락 전류가 작아집니다.
• 비접지: 지락 전류가 가장 작습니다.

3. 설비의 절연 강도

• 직접접지: 건전상 전압 상승이 적어 설비의 절연 강도를 낮출 수 있습니다.
• 저항접지: 저항의 크기에 따라 절연 강도가 결정됩니다.
• 비접지: 건전상 전압 상승이 크므로 높은 절연 강도가 요구됩니다.

4. 지락 시의 유도장해

• 직접접지: 지락 전류가 커 통신선에 유도되는 전압이 커져 통신 장애를 유발할 수 있습니다.
• 저항접지: 직접 접지에 비해 통신 유도 장해가 적습니다.
• 비접지: 통신 유도 장해가 가장 적습니다.

5. 지락보호 계전방식

• 직접접지: 과전류 계전기를 주로 사용하며, 지락 전류가 크기 때문에 고속으로 동작합니다.
• 저항접지: 과전류 계전기 또는 지락 계전기를 사용하며, 저항의 크기에 따라 계전기 설정 값이 달라집니다.
• 비접지: 지락 전류가 작아 지락 계전기의 감도를 높여야 하며, 차동 계전기를 사용하기도 합니다.

6. 지락 시의 안정도

• 직접접지: 지락 사고 발생 시 빠르게 고장 지점을 차단하여 계통의 안정도를 유지할 수 있습니다.
• 저항접지: 저항의 크기에 따라 안정도가 달라집니다.
• 비접지: 지락 사고 시 건전상 전압 상승으로 인해 계통의 안정도가 저하될 수 있습니다.

각 방식의 장단점 요약

항목	직접접지	저항접지	비접지
지락 시의 건전상 전압	낮음	중간	높음
지락전류의 크기	크다	중간	작다
설비의 절연 강도	낮음	중간	높음
지락 시의 유도장해	크다	작다	매우 작다
지락보호 계전방식	과전류	과전류 또는 지락	지락 또는 차동
지락 시의 안정도	높음	중간	낮음

○A20직접접지계통에서 NGR적용에 대하여 설명하시오

NGR(Neutral Grounding Reactor)란?

NGR은 중성점 접지 리액터라고 하며, 변압기의 2차측 중성점에 설치하여 지락전류를 제한하는 장치입니다. 주로 직접접지 방식의 전력계통에서 사용되며, 지락사고 발생 시 과도한 지락전류를 제한하여 변압기 및 기타 설비의 손상을 방지하고, 계통의 안정도를 향상시키는 역할을 합니다.

직접접지계통에서 NGR을 적용하는 이유

• 지락전류 제한: 직접접지 계통에서는 지락사고 발생 시 지락전류가 매우 크게 흐르게 됩니다. NGR을 설치하면 지락전류를 제한하여 변압기 권선의 손상을 방지하고, 기계적인 충격을 완화하여 변압기의 수명을 연장할 수 있습니다.
• 건전상 전압 상승 억제: NGR 단선 시 지락고장 발생 시 건전상의 전압이 상승하는 것을 억제하여 설비의 절연 파괴를 방지합니다.
• 순시동작 보호협조 개선: 지락고장 시 순시동작 보호계전기의 동작을 빠르게 유도하여 고장구간을 신속하게 차단할 수 있습니다.
• 계통 안정도 향상: NGR은 계통의 안정도를 향상시키고, 고조파 발생을 억제하는 효과도 있습니다.

NGR의 설치 효과

• 변압기 고장 경감: 지락전류를 제한하여 변압기 권선의 손상을 방지하고, 수명을 연장합니다.
• M.Tr의 기계적 충격 완화: 지락전류를 제한하여 변압기의 기계적인 충격을 완화합니다.
• NGR 고장 시 고속 차단: NGR 고장 시 지락고장을 고속으로 제거하여 건전상의 전압 상승을 억제합니다.
• 효율적인 순시동작 보호협조: 지락고장 시 순시동작 보호계전기와의 협조를 통해 고장구간을 신속하게 차단합니다.

NGR의 구성 및 운전

• 구성: NGR은 주로 유입형 리액터로 구성되며, 변압기의 2차측 중성점에 직렬로 연결됩니다.
• 운전: NGR은 항상 연결된 상태로 운전되며, 지락사고 발생 시에만 작동합니다.

NGR 단선 시

NGR이 단선되면 변압기의 중성점이 비접지 상태가 되어 지락사고 발생 시 건전상의 전압이 상승할 수 있습니다. 따라서 NGR 단선 시에는 신속하게 복구하거나, 다른 대책을 강구해야 합니다.

○A21고압계통에서 선로의 충전전류에 따른 접지방식선정에 대하여 설명하시오

○A22고압계통에서 선로의 충전전류에 따른 접지방식선정에 대하여 설명하시오

충전전류와 접지방식의 관계

• 충전전류가 클 경우:
  • 직접 접지: 지락전류가 매우 커져 변압기 등 설비에 손상을 줄 수 있습니다. 또한, 계통의 안정도를 저해
  • 저항 접지: 지락전류를 제한하여 설비 보호에 유리하지만, 지락사고 검출이 어려움
  • 리액터 접지: 지락전류를 효과적으로 제한하고, 계통 안정도를 유지하는 데 효과적
• 충전전류가 작을 경우:
  • 직접 접지: 지락사고 시 빠르게 고장점을 소호시켜 계통의 안정도를 유지
  • 저항 접지: 지락전류를 제한하여 설비 보호에 유리하지만, 지락사고 검출
  • 리액터 접지: 충전전류가 작은 경우 리액터 접지의 효과가 크지 않음

●A24기 설비되어 있는 고압유도전동기(3상 3.3[kV])배선 시스템을 비접지계통에서 저저항 접지계통으로 변경하려고 한다. 비접지계통과 저저항 접지계통의 특성을 설명하고, 저저항 접지계통의 신설 및 보완한 설계내용을 설명하시오

비접지계통과 저저항 접지계통의 특징 비교

항목	비접지계통	저저항 접지계통
지락전류	작음	큼
지락사고 검출	어려움	용이
건전상 전압 상승	큼	작음
설비 보호	어려움	용이
유도장해	큼	작음
계통 안정도	높음	높음
초기 투자 비용	적음	많음

• 비접지계통: 지락전류가 작아 지락사고 검출이 어렵고, 건전상 전압이 크게 상승하여 설비 보호가 어렵습니다. 하지만 유도장해가 크고, 계통 안정도가 높다는 장점
• 저저항 접지계통: 지락전류가 커 지락사고 검출이 용이하고, 건전상 전압 상승이 작아 설비 보호가 용이합니다. 유도장해가 작고, 계통 안정도가 높다는 장점

저저항 접지계통 신설 및 보완 설계 내용

1. 접지 저항값 결정:

• 지락전류를 충분히 흘려 보호계전기가 동작할 수 있도록 적절한 접지 저항값을 설정
• 계통 용량, 선로 길이, 토양의 종류 등을 고려하여 계산

2. 접지 전극 설치:

• 접지 저항값을 만족시키기 위해 충분한 면적의 접지 전극을 설치
• 매설형 접지 전극, 부대 접지 전극 등 다양한 형태의 접지 전극을 사용

3. 접지 도체 설치:

• 접지 전극과 전기 설비 사이를 연결하는 접지 도체는 충분한 굵기와 길이
• 접지 도체는 부식되지 않는 재질로 사용

4. 접지 계측:

• 접지 저항을 주기적으로 측정하여 접지 시스템의 상태를 확인
• 지락 방지 대책 및 보호 계전기의 정확한 동작을 위한 검증이 필요

5. 보호 계전기 설정:

• 지락 사고 발생 시 신속하게 차단하기 위해 지락 계전기를 설치하고, 적절한 동작 설정
• 지락 방향을 감지하는 방향성 지락 계전기를 사용

6. 기타:

• 절연 조치 강화: 저저항 접지계통으로 변경 시 절연 파괴의 위험이 증가하므로 절연 상태를 주기적으로 점검하고 유지
• 변압기 중성점 접지: 변압기의 중성점을 저저항으로 접지
• 배선 방식 검토: 기존 배선 방식이 저저항 접지계통에 적합한지 검토하고, 필요한 경우 개선

●A37전력계통에서 중성점 접지방식의 목적과 접지방식별 특징을 설명하시오

☑️접지의목적(대지전압, 이상전압, 계전기의 동작, 아크)
☑️접지의종류(비접지, 직접, 저항, 소호리액터)

접지방법의 결정

(목적에따른)
중성점 접지방법
유효접지와 비유효접지
배전계통의 접지(IEC 60364-3 )
PEN, PEM, PEL

(형태에따른)
단독접지와 공용접지
구조체 접지설계 시 검토사항
통합 공통접지방식
등전위 본딩
접지선 접지봉
서지 침입시 접지극의 과도현상과 대책

접촉전압과 보폭전압

목차(중성점 접지방식)

중성점 접지방식

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