개폐기(D)
수변전설비 개폐기 종류
부하개폐기(LBS).
자동고장구분개폐기(ASS)
전자접촉기(MC)
파워퓨즈(PF)
차단기 원리
차단기(CB)
차단기 투입방식과 트립방식
TRV
GCV 특징과 SF6가스의 향후 대책
직류차단기
CTTS와 ATS
최신 차단기의 기술 동향
목차(누전차단기)
누전차단기
1️⃣개요
1)정의
- 사람이 쉽게 접촉할 우려가 있는 장소이고 사용전압이 60[V]를 넘는 저압의 금속제 외함 및 전기기기에 감전사고및 전기화재를 방지하기 위하여 누전차단기를 설치
- 보호기호는 배전용차단기, 누전차단기 등이 대표적이며, 과부하 또는 단락 시에는 배선용 차단기가 적당하고, 누전 또는 감전 시에는 누전차단기
2)목적
- 감전보호: 누전이 발생하면 전류가 인체를 통해 흐르면서 감전 사고가 발생할 수 있습니다. 누전차단기는 이러한 감전 사고를 미연에 방지
- 화재 예방: 누전으로 인해 전선이 과열되거나 스파크가 발생하면 화재가 발생할 수 있습니다. 누전차단기는 화재의 원인이 되는 누전을 신속하게 차단하여 화재를 예방
- 전기 기기 보호: 누전으로 인해 전기 기기가 손상되거나 고장나는 것을 방지
- 기타 다른 계통으로의 사고 파급방지
2️⃣누전차단기의 구조 및 원리
1)구조
- 과전류 트립장치
선로에 과전류가 흐를때 검출하여 트립 - 누전트립장치
ZCT를 이용, 미소한 전류를 검출하여 트립 - 개폐기구
투입, 트립을 행하는 레버 메커니즘 - 소호장치
부하 차단 시 나오는 Arc를 소호시키는 장치 - TestButton
누전의 차단특성을 시험하기 위하여 차단기의 이상 유무를 판단하여 사고를 사전에 방지하는 장치
누전차단기의 기본적인 동작 원리는 다음과 같습니다.
- 영상 변류기(ZCT): 누전차단기 내부에는 영상 변류기라는 부품이 있습니다. 이 부품은 회로를 통과하는 전류를 감지하고, 정상 상태에서는 들어오는 전류와 나가는 전류가 같아 영상 변류기에는 전류가 흐르지 않습니다.
- 누전 발생: 누전이 발생하면 회로를 통과하는 전류와 나가는 전류에 차이가 생기고, 이 차이만큼 영상 변류기에 전류가 흐르게 됩니다.
- 차단 신호 발생: 영상 변류기에 흐르는 전류가 일정 값을 넘어서면 누전차단기 내부의 트립 장치가 작동하여 차단 신호를 발생시킵니다.
- 전원 차단: 차단 신호에 의해 접점이 열리면서 회로에 전원 공급이 중단됩니다.
2)단상 누전경보기
- 평상시
i₁=i₂, φ₁=φ₂ 이므로 ZCT에서 발생하는 자속은 0이므로 동작하지 않는다
- 누전 발생 시
i₁=i₂+ig가 되고 영상변류기의 자속은 φ₁=φ₂+φg 가 된다
자속(φ)으로 유기전압 발생하여 유기전압은 계전기를 통하여 증폭하여 개폐기를 차단
3)3상 누전경보기
- 평상시
i₁=ib-ia, i₂=ic-ib, i₃=ia-ic
∴i₁+i₂+i₃=0
φ₁=φ₂
- 누전발생시
i₁=ib-ia, i₂=ic-ib, i₃=ia-ic+ig ∴i₁+i₂+i₃=ig 가된다
누설전류 (ig)에 의해 영상 변류기에서 자속(φ)을 발생시키고 유기전압은 계전기를 증폭하여 개폐기를 차단시킨다
3️⃣종류
1)동작별 분류
- 전류동작형
- 전류 동작형은 지락전류를 직접 검출하는 영상분류기(ZCT)를 사용한 방식
- 전로에 접속하는 것만으로도 가능이 작용하기 때문에 시공성이 좋으며 현재는 대부분 이 방식을 채택
- 전압동작형
- 전압 동작형은 전용의 접지선을 갖고 지락사고가 발생한 경우 대지를 경유해서 그 접지선에 복귀하는 지락전류를 전압적으로 검지하여 동작하는 것이다
- 초기의 누전차단기는 이와 같은 방식을 사용하고 있었으나 시공성이 우수한 전류 동작형이 보급됨에 따라 사용안함
- 고속형 누전차단기: 빠른 시간 내에 누전을 감지하여 차단하는 방식으로, 감전 방지에 효과적입니다.
- 시연형 누전차단기: 동작 시간을 임의로 조절할 수 있어 보안 시설 등에 적합합니다.
- 반한시형 누전차단기: 누전 전류의 크기에 따라 동작 시간이 달라지는
2)정격감도별 분류
| 구분 | 정격감도전류[mA] | 동작시간 정격감도전류에서 |
|---|---|---|
| 고감도형 고속형 | 5,10,15,30 | 0.1초 이내 |
| 고감도형 시연형 | 0.2초 초과 2초 이내 | |
| 고감도형 반한시형 | 0.2초 초과 1초 이내 | |
| 중감도형 고속형 | 50,100,150,300 | 0.1초 이내 |
| 중감도형 시연형 | 0.2초 초과 2초 이내 |
3)전압 및 극수에 의한 분류
단상 2선식(2극), 단상3선식(3극), 3상4선식(4극)
4)동작시간에 의한 분류
고속형(0.1초), 시연형(0.1~2초), 반한시형(0.2~1초이내)
4️⃣선정시 고려사항
1)최소 동작전류
정격감도전류의 50[%]이상일 때 동작
2)감전보호용 누전차단기 선정
정격감도전류 30[mA]이하, 0.03초 이내의 고감도형 누전차단기 선정
3)저압전로이고 감전보호용 누전차단기
전류 동작형
4)인입구 장치에 시설하는 누전차단기
전류 동작형의 충격파 부동작형
- 정격 전류: 보호하려는 회로의 부하 용량에 맞는 정격 전류의 누전차단기를 선택해야 합니다.
- 감도 전류: 보호 대상에 따라 적절한 감도 전류의 누전차단기를 선택해야 합니다. (예: 인체 보호는 30mA 이하, 화재 방지는 100mA 이상)
- 동작 특성: 고속, 시연, 반한시 등 필요한 동작 특성에 맞는 누전차단기를 선택해야 합니다.
- 설치 환경: 습기, 온도, 진동 등 설치 환경을 고려하여 적절한 누전차단기를 선택해야 합니다.
5️⃣뇌 임펄스에 대한 부동작 시험
1)부동작 시험 사유
- 뇌서지나 개폐서지에 의하여 오동작하지 않는 높은 신뢰성이 요구
- 따라서 KS C4613에서 뇌전압 성능 및 부동작 시험법이 명시
2)시험전압, 시험방법
- 시험전압
- 시험방법
뇌 임펄스 부동작 시험은 정격전압을 가하고 폐로상태에서- 닫힘 위치로 하여 다른 극단자 사이
- 각 충전부와 외함 사이에 표에 표시된 뇌 임펄스 전압을 정, 부 각각 1분 간격으로 3회 인가하여 동작하지 않아야 한다
6️⃣누전차단기 시설장소
- 분전반: 가정집이나 건물 내에서 전력을 분배하는 곳에 설치되어 각각의 회로를 보호합니다.
- 전기 기기: 일부 전기 기기에는 내장형 누전차단기가 설치되어 있습니다.
- 옥외 설비: 옥외에 설치된 전기 설비에도 누전차단기가 설치될 수 있습니다.
1)60[V]를 초과하는 저압의 금속제 외함을 가지는
전기기계 기구에 전기를 공급하는 전로에 지기가 발생하였을때 전로를 자동으로 차단하는 장치를 시설하여야 한다(사람이 접촉하기 쉬운 장소)
2)누전차단기 시설대상(기술기준)
- 특고압, 고압전로의 변압기에 결합되는 대지전압 300[V]를 초과하는 저압전로
- 주택의 옥내에 시설하는 전로의 대지전압이 150[V]를 넘고 300[V]이하인 경우 : 저압전로의 인입구에 설치
- 화약고 내의 전기공작물에 전기를 공급하는 전로
화약고 이외의 장소 - Flooe Heating 및 Load Heating등으로 난방 또는 결빙방지를 위한 발열선 시설인 경우
- 전기온상 등에 전기를 공급하는 경우
- 풀용, 수중 조명등, 기타 이에 준하는 시설에 절연변압기를 통하여 정기를 공급하는 경우(절연변압기 2차 측 사용전압이 30[V]를 초과하는 것)
- 대지전압 150[V]를 넘는 이동형, 가반형 전동기기를 도전성 액체로 인하여 습기가 많은 장소에 시설하는 경우
고감도형 누전차단기 설치
7️⃣누전차단기 시설방법
- 누전차단기는 인입선 시설점에서 부하 측에 설치하는 것을 원칙
- 원칙적으로 해당기기에 내장 또는 배,분전반 내에 설치할 것
- 누전차단기의 정격전류용량은 해당 전로의 부하전류 이상의 값일 것
- 누전차단기 등의 정격감도전류는 보통 상태에서는 동작하지 않도록 설정
- 옥외 전로에 사용하는 누전 차단기는 방수함 내에 설치
- 조작전원이 필요한 경우는 전용회로로 하고 과전류차단기 설치(15A)
- ZCT를 케이블의 부하 측에 시설할 경우 접지선은 관통시키지 말고, 전원 측에 설치 시에는 반드시 접지선을 ZCT에 관통시킬 것(ZCT참고)
- 접지선은 ZCT에 관통시키지 않을 것
- 서로 다른 2회선 이상의 배선을 일괄하여 ZCT에 관통하지 않을 것
8️⃣누전차단기 선정 예
1)등가회로도
2)인체에 흐르는 전류 산출
- 전체전류
\[I=\frac{220}{30+\frac{90\times3,000}{90+3,000}}=1.87[A]\]
- 인체에 흐르는 전류
\[I_b=\frac{90}{90+3,000}\times1.87=54.47[mA]\]
3)누전차단기 선정
- 표준차단기
| 구분 | 정격감도전류[mA] | 동작시간 정격감도전류에서 |
|---|---|---|
| 고감도형 고속형 | 5,10,15,30 | 0.1초 이내 |
| 고감도형 시연형 | 0.2초 초과 2초 이내 | |
| 고감도형 반한시형 | 0.2초 초과 1초 이내 | |
| 중감도형 고속형 | 50,100,150,300 | 0.1초 이내 |
| 중감도형 시연형 | 0.2초 초과 2초 이내 |
- 감전보호용 차단기
고감도형으로 고속형을 선택해야 하므로 인체에 흐르는 전류 Ib=54.47[mA]이므로 선택은 30[mA]에 0.03초 이내에 동작하는 차단기 선택
누전차단기 오동작 방지 대책
- 고주파 필터 설치: 고주파 노이즈가 심한 곳에는 고주파 필터를 설치하여 누전차단기로 유입되는 고주파 노이즈를 줄일 수 있습니다.
- 서지 보호기 설치: 서지 보호기를 설치하여 낙뢰나 전압 변동으로 인한 서지를 흡수하여 누전차단기를 보호할 수 있습니다.
- 접지 상태 점검 및 보완: 접지 상태를 정기적으로 점검하고, 필요한 경우 접지선을 보완하여 접지 상태를 양호하게 유지해야 합니다.
- 누전차단기 정기 점검: 누전차단기의 작동 상태를 정기적으로 점검하고, 필요한 경우 교체해야 합니다.
- 전문가 상담: 누전차단기 오동작이 반복적으로 발생하거나 원인을 파악하기 어려운 경우에는 전문가에게 상담을 받는 것이 좋습니다.
- 고품질 누전차단기 선택: 품질이 좋은 누전차단기를 선택하여 오동작 가능성을 줄일 수 있습니다.
- SI 차단기 고려: 최근에는 고주파, 서지 등에 강한 SI 차단기가 개발되어 오동작 문제를 해결하는데 도움이 될 수 있습니다.
- 배선 상태 점검: 배선 상태를 점검하여 헐거운 접속이나 단선 등을 확인하고 보수해야 합니다.
- 전기 기기 점검: 전기 기기의 상태를 점검하고, 고장난 기기는 수리하거나 교체해야 합니다.
- 누전차단기 용량 확인: 부하 용량에 맞는 적절한 용량의 누전차단기를 사용해야 합니다.
개폐기(D)
수변전설비 개폐기 종류
부하개폐기(LBS).
자동고장구분개폐기(ASS)
전자접촉기(MC)
파워퓨즈(PF)
차단기 원리
차단기(CB)
차단기 투입방식과 트립방식
TRV
GCV 특징과 SF6가스의 향후 대책
직류차단기
CTTS와 ATS
최신 차단기의 기술 동향
목차(누전차단기)
누전차단기
💯기출문제
●E01.누전차단기의 설치목적,종류,설치장소,설치방법에 대하여 설명하시오
●E03변압기 2차가 Y결선된 220/380[V]3상4선식 일점접지방식에서 220[V]전로에 누전차단기를 채용하는 경우의 문제점을 설명하시오
문제의 핵심:
변압기 2차가 Y결선된 220/380[V] 3상 4선식 시스템에서 220[V] 전로에 누전차단기를 사용할 때 발생할 수 있는 문제는 크게 누전 감지의 어려움과 오동작 가능성으로 요약할 수 있습니다.
문제점 상세 설명:
- 누전 감지의 어려움:
- 불평형 부하: 220V 부하가 불평형하게 연결될 경우, 중성선에 불평형 전류가 흐르게 됩니다. 이 불평형 전류가 누전으로 오인될 수 있습니다.
- 고조파: 비선형 부하(예: 인버터, 정류기 등)에서 발생하는 고조파 전류는 누전차단기의 동작 오류를 유발할 수 있습니다.
- 지락 저항: 지락 저항이 높을 경우, 누전 전류가 작아 누전차단기가 동작하지 않을 수 있습니다.
- ZCT(Zero Sequence Current Transformer)의 한계: ZCT는 중성점에 연결되어 누전 전류를 감지하는데, 불평형 부하나 고조파 등으로 인해 ZCT의 정확도가 떨어질 수 있습니다.
- 오동작 가능성:
- 불필요한 차단: 위에서 언급한 불평형 부하, 고조파 등으로 인해 누전차단기가 오동작하여 정상적인 전력 공급이 중단될 수 있습니다.
- 시스템 안정성 저하: 오동작이 반복될 경우 시스템의 안정성이 저하되고 생산성에 악영향을 미칠 수 있습니다.
해결 방안:
- 고감도 누전차단기 사용: 고감도 누전차단기를 사용하여 미세한 누전 전류도 감지할 수 있도록 합니다.
- 고조파 필터 설치: 비선형 부하에서 발생하는 고조파를 줄이기 위해 고조파 필터를 설치합니다.
- 중성점 접지 저항 조정: 지락 전류를 증가시키기 위해 중성점 접지 저항을 조정합니다.
- 디지털형 누전차단기 사용: 디지털형 누전차단기는 다양한 알고리즘을 통해 오동작을 줄이고 정확한 누전 감지를 가능하게 합니다.
- 계측기 활용: 전압, 전류, 고조파 등을 측정하여 시스템 상태를 분석하고 문제점을 파악합니다.
●E06저압전로의 지락차단장치시설기준 중 감전방지용 누전차단기 선정방법에 대하여 설명하시오
○E08누전차단기의 구성도를 그리고, 설치장소 및 트립 시 조사방법을 간단히 설명하시오
○E12저압회로에 사용하는단락보호기의 종류와 특징을 설명하시오
●E13내선에 사용되는 누전차단기의 원리에 대하여 설명하고, 주전차단기의 설치장소, 선정에 따른 누전차단기의 종류와 동작특성 설명
●E17누전차단기의 오동작 방지대책에 대하여 설명하시오
●E21누전차단기에 대하여 다음사항을 설명하시오
1)전류동작형 누전차단기의 설치목적, 동작원리,종류
2)다음에 주어진 회로에서 모터A에 접촉시 인체에 흐르는 전류를 산출한 후 누전차단기를 선정하시오
개폐기(D)
수변전설비 개폐기 종류
부하개폐기(LBS).
자동고장구분개폐기(ASS)
전자접촉기(MC)
파워퓨즈(PF)
차단기 원리
차단기(CB)
차단기 투입방식과 트립방식
TRV
GCV 특징과 SF6가스의 향후 대책
직류차단기
CTTS와 ATS
최신 차단기의 기술 동향
목차(누전차단기)
누전차단기
🌐V1020Z24
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