접지방법의 결정
(목적에따른)
중성점 접지방법
유효접지와 비유효접지
유효접지의 조건과 만족범위
IEC 60364-3 배전계통의 접지
PEN, PEM, PEL
(형태에따른)
단독접지와 공용접지
구조체 접지설계 시 검토사항
통합 공통접지방식
등전위 본딩
접지선 접지봉
서지 침입시 접지극의 과도현상과 대책
목차(중성점 접지방식)
중성점 접지방식
❗중성점 접지방식(KEC142.5)
- 비접지, 직접접지, 저항접지, 소호 리액터 접지
- 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
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
![](https://c-mk.s3.ap-northeast-2.amazonaws.com/2022/11/c_중성점-접지방식.jpeg)
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
![](https://c-mk.s3.ap-northeast-2.amazonaws.com/2022/11/c_계통접지.jpg)
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
- 지락전류가 저역률의 대전류이다 : 과도 안정도가 나빠진다
- 통신유도장해: 지락 사고 시 대규모 지락 전류가 흘러 통신선에 강한 유도 장해를 발생시킬 수 있습니다.
- 지락전류의 기기에 대한 충격이 커서 손상을 초래
- 계통사고의 대부분이 1선지락사고이므로 차단기가 대전류를 차단할 기회가 많다
![](https://c-mk.s3.ap-northeast-2.amazonaws.com/2022/11/c_저항접지방식.jpeg)
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
![](https://c-mk.s3.ap-northeast-2.amazonaws.com/2022/11/c_소호-리액터-접지방식.jpeg)
4)소호 리액터 접지방식
- 정의
- 변압기 중성점을 선로의 대지 정전용량과 공진하는 리액터를 통해서 접지하는 방식
- 장점
- 1선 지락 시 지락전류가 최소로 전자유도장해가 적다
- 1선 지락 시에도 송전이 가능하고 과도안정도가 최대
- 단점
- 설치비가 고가
- 접지계전기 동작이 곤란
5)리액턴스 접지
- 저항접지방식과 마찬가지로 고장전류를 제한시켜 과도안정도를 향상시킬 목적으로 수용되었던 방식
3️⃣중성점 접지방식 비교
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 |
4️⃣접지 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
5️⃣접지방식 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.
접지방법의 결정
(목적에따른)
중성점 접지방법
유효접지와 비유효접지
유효접지의 조건과 만족범위
IEC 60364-3 배전계통의 접지
PEN, PEM, PEL
(형태에따른)
단독접지와 공용접지
구조체 접지설계 시 검토사항
통합 공통접지방식
등전위 본딩
접지선 접지봉
서지 침입시 접지극의 과도현상과 대책
목차(중성점 접지방식)
중성점 접지방식
💯기출문제
●01계통 또는 발전기 중성점 접지방식에 대하여 설명하시오
비접지, 직접접지, 저항접지, 소호리액터 접지
●03중성점 접지방식의 종류를 들고 특징을 비교 설명하시오
비접지, 직접접지, 저항접지, 소호리액터 접지
●A05수변전설비 설계 시 전기설비기술기준에서 정하는 제2종접지저항값의 계산에 필요한 기술적 고려사항을 설명하시오
접지설계시 고려사항(토류저방위인안보)
●A08.접지의 목적과 방법에 대하여 설명하시오
- 접지의 목적
- 감전방지, 화재예방, 정전기방지, 전자파방해감소, 뇌격전류방출
- 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 5Ω 이하로 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
- 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
- 접지 시스템 개선:
- 접지 그리드 시스템을 구축하여 접지 효율을 높일 수 있음
- 접지 보강제를 사용하여 땅의 전도율을 높일 수 있음
- 절연 상태 유지:
- 전기 설비의 절연 상태를 주기적으로 점검하고, 손상된 부분은 즉시 교체
- 습기, 부식 등 절연 저하를 유발하는 요인을 제거
- 보호 장치 설치:
- 누전 차단기, 접지 감시 장치 등을 설치하여 감전사고를 예방
- 아크 차단기 등을 설치하여 아크 발생 시 피해를 최소화할 수 있음
- 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
직접접지, 비접지, 저항접지, 소호리액터접지
○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.
★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 |
○A20직접접지계통에서NGR적용에 대하여 설명하시오
○A21고압계통에서 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 저해할 수 있음
- 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 유지할 수 있습니다.
- 저항 접지: 지락전류를 제한하여 설비 보호에 유리하지만, 지락사고 검출이 어려울 수 있습니다.
- 리액터 접지: 충전전류가 작은 경우 리액터 접지의 효과가 크지 않을 수 있습니다.
○A22고압계통에서 선로의 충전전류에 따른 접지방식선정에 대하여 설명하시오
충전전류와 접지방식의 관계
- 충전전류가 클 경우:
- 직접 접지: 지락 전류가 매우 커 변압기 등 설비에 손상을 줄 수 있으며, 계통의 안정도를 저해할 수 있습니다.
- 저항 접지: 지락 전류를 제한하여 설비 보호에는 유리하지만, 지락 사고 검출이 어려워질 수 있습니다.
- 리액터 접지: 지락 전류를 효과적으로 제한하고, 계통 안정도를 유지하는 데 효과적입니다.
- 충전전류가 작을 경우:
- 직접 접지: 지락 사고 시 빠르게 고장점을 소호시켜 계통의 안정도를 유지할 수 있습니다.
- 저항 접지: 지락 전류를 제한하여 설비 보호에는 유리하지만, 지락 사고 검출이 어려울 수 있습니다.
- 리액터 접지: 충전 전류가 작은 경우 리액터 접지의 효과가 크지 않을 수 있습니다.
●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 장점이 있습니다.
- 저저항 접지계통: 지락전류가 커 지락사고 검출이 용이하고, 건전상 전압 상승이 작아 설비 보호가 용이합니다. 유도장해가 작고, 계통 안정도가 높다는 장점도 있습니다.
저저항 접지계통 신설 및 보완 설계 내용
1. 접지 저항값 결정:
- 지락전류를 충분히 흘려 보호계전기가 동작할 수 있도록 적절한 접지 저항값을 설정해야 합니다.
- 계통 용량, 선로 길이, 토양의 종류 등을 고려하여 계산합니다.
2. 접지 전극 설치:
- 접지 저항값을 만족시키기 위해 충분한 면적의 접지 전극을 설치해야 합니다.
- 매설형 접지 전극, 부대 접지 전극 등 다양한 형태의 접지 전극을 사용할 수 있습니다.
3. 접지 도체 설치:
- 접지 전극과 전기 설비 사이를 연결하는 접지 도체는 충분한 굵기와 길이를 가져야 합니다.
- 접지 도체는 부식되지 않는 재질로 사용해야 합니다.
4. 접지 계측:
- 접지 저항을 주기적으로 측정하여 접지 시스템의 상태를 확인해야 합니다.
- 지락 방지 대책 및 보호 계전기의 정확한 동작을 위한 검증이 필요합니다.
5. 보호 계전기 설정:
- 지락 사고 발생 시 신속하게 차단하기 위해 지락 계전기를 설치하고, 적절한 동작 설정을 해야 합니다.
- 지락 방향을 감지하는 방향성 지락 계전기를 사용하는 것이 좋습니다.
6. 기타:
- 절연 조치 강화: 저저항 접지계통으로 변경 시 절연 파괴의 위험이 증가하므로 절연 상태를 주기적으로 점검하고 유지해야 합니다.
- 변압기 중성점 접지: 변압기의 중성점을 저저항으로 접지해야 합니다.
- 배선 방식 검토: 기존 배선 방식이 저저항 접지계통에 적합한지 검토하고, 필요한 경우 개선해야 합니다.
●A37전력계통에서 중성점 접지방식의 목적과 접지방식별 특징을 설명하시오
접지방법의 결정
(목적에따른)
중성점 접지방법
유효접지와 비유효접지
유효접지의 조건과 만족범위
IEC 60364-3 배전계통의 접지
PEN, PEM, PEL
(형태에따른)
단독접지와 공용접지
구조체 접지설계 시 검토사항
통합 공통접지방식
등전위 본딩
접지선 접지봉
서지 침입시 접지극의 과도현상과 대책
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