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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


(목적에 따른)
A 중성점 접지(KEC142.5)
☑️접지의목적(대지전압, 이상전압, 계전기의 동작, 아크)
☑️접지의종류(비접지, 직접, 저항, 소호리액터)
B 유효접지와 비유효접지
유효접지, 비유효접지
1선지락사고시 다른건전선로 2상의 대지전압이 상전압에서 선간전압까지 상승여부
- 유효접지의 조건과 만족범위
C 배전계통의 접지(IEC 60364-3)
- TN, TT, IT
- PEN, PEM, PEL
(형태에따른)
D 단독접지와 공용접지 (KEC142.6)
E 구조체 접지설계 시 검토사항
인공접지, 자연접지, 구조체접지
G등전위 본딩
감전보호용KEC143, 피뢰KEC153.2, 기능용
H접지선 접지봉
접지선, 접지극KEC142.2
- ☑️접지설계시 고려사항(토류저방위인안보)
- 전위경도감소, 접촉저항증가
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
기출문제
●중성점 접지방법
계통 또는 발전기 중성점 접지방식에 대하여 설명하시오
비접지, 직접접지, 저항접지, 소호리액터 접지
○유효접지와 비유효접지
유효접지와 비유효접지를 간략하게 설명하시오
1선지락사고 시 다른 건전선로 2상의 대지전압이 상전압에서 선간전압까지 상승하는 접지계
●중성점 접지방법
중성점 접지방식의 종류를 들고 특징을 비교 설명하시오
비접지, 직접접지, 저항접지, 소호리액터 접지
●통합접지시스템(공용화 접지설비, 겸용화 접지설비라고도 함)의 구축방안에 대하여 논하시오
●수변전설비 설계 시 전기설비기술기준에서 정하는 제2종접지저항값의 계산에 필요한 기술적 고려사항을 설명하시오
○한국산업규격 의 기초 접지극에 해단 용어를 설명하시오
●한국산업규정 및 국제전기표준회으에서 정한 정보통신설비용 등전위본딩에 관하여 다음을 설명하시오
목적
적용범위
재질 및 형태의 따른 시공방법
●중성점 접지방법
접지의 목적과 방법에 대하여 설명하시오
●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])
○중성점 접지방식의 종류를 열거하고, 각 방식별 통신유도장해, 과도안전도의 상태적인 크기 정도를 3단계(높다, 중간, 낮다)로 구분하여 표시하시오
●건축물의 접지공사에서 독립접지와 공용접지를 비교하고 시공방법과 장단점을 기술하시오
●중성점 접지방법
변압기 중성점 접지방식의 종류별로 특성과 장단점을 설명하시오
○중성점 접지방법
중성점 직접접지방식에서 1선 지락 시 건전상의 전위상승을 설명하시오
●수변전설비에서 비점지보호방식과 직접접지보호방식에 대하여 설명하시오
●중성점 접지방법
중성점 접지 방식 중 직접접지방식과 저항접지방식, 비접지방식에 따른 다음 각 사항을 비교 설명하시오
지락 시의 건전상 전압
지락전류의 크기
설비의 절연 강동
지락 시의 유도장해
지락보호 계전방식
지락 시의 안정도
●공용접지와 단독접지의 개념, 신뢰되, 전위상승, 경제성 등에 대한 장점과 단점을 설명하시오
●KSC IEC규격에 의한 보호용, 기능용, 뇌보호용 등전위 본딩에 대하여 설명하시오
●전기설비기술판단기준 공통접지 및 통합접지 시스템의 도입 사유와 판단기준에 정하는 설치요건을 설명하시오
●IEC분류접지방식(TN,TT,IT)의 특징과 감전방지대책을 설명하시오
○직접접지계통에서NGR적용에 대하여 설명하시오
○고압계통에서 선로의 충전전류에 따른 접지방식선정에 대하여 설명하시오
○고압계통에서 선로의 충전전류에 따른 접지방식선정에 대하여 설명하시오
●인텔리전트 거출물 등에 적용되고 있는 공통접지와 통합접지 방식에 대하여 설명하시오
●기설비되어 있는 고압유도전동기(3상 3.3[kV])배선 시스템을 비접지계통에서 저저항 정지계통으로 변경하려고 한다. 비접지계통과 저저항 접지계통의 특성을 설명하고, 저저항 접지계통의 신설 및 보완한 설계내용을 설명하시오
●TN계통 전압 의 아래사항을 설명하시오
간접접촉보호를 위한 전압종류별 최대 차단시간
저압기기 허용 스트레스 전압과 차단시간
접지계통별 종류별 고장전압과 스트레스 전압현황
○폭발의 우려가 있는 장소의 고압계통에서 1선지락 시 저압 측 보호를 위한 저압 접지계통(접지방식)을 선정하고 수식으로 그 이유를 설명하시오
●콘크리트 매입된 기초접지극 최소 부피 산정에 대하여 설명하시오
●공용접지의 장점을 설명하고, 큐비클식 고압수전설비에서 전위상승의 영향을 설명하시오
●저압계통의 PEN선 또는 중성선이 단선될 때 사람과 기기에 주는 위험성과 대책
○KS C IEC60364-5-54에 의한 PRN, PEL, PEM 도체의 요건에 대하여 설명하시오
●인텔리전트 빌딩에서 적용하고 있는 공용접지와 통합접지 방식에 대하여 설명하시오
●건축전기 시설물에 적용되는접지선 굵기의 산정방법에 대하여 설명하시오
●한국산업규격에서 정하는 접지설비에 관한 사항 중 다음을 설명하시오
A형 접지극 및 B형접지극
접지극의 재질 및 형태에 따른 시공 시 유의하여야 할 점
접지선의 도체재질과 부식 및 기계적 보호 여부에 따른 최소 단면적
○기초접지극과 자연 접지전극(또는 구조체 이용 접지극)을 설명하시오
●TN계통에서 전원자동차단에 의한 감전보호방식에 대하여 설며하시오
●두개 이상의 충전도체 또는 PEN도체를 계통에 별열로 접속할 때 고려사항에 병렬도체 사이에 부하전류가 최대한 균등하게 배분돌 수 있는 병렬케이블(L1, L2, L3, N)의 특수배치에 대하여 그림을 그리고 설명하시오
●전력계통에서 중성점 접지반식의 목적과 접지방식별 특징을 설명하시오(단, 단위세대면적은 108[㎡], 공용시설 부하는 1.8[㎡]세대로 가정한다)
접지선, 접지극 선정 및 시공방식
●접지전극의 과도현상과 그 대책에 대하여 설명하시오
○건축물에 접지전극을 시공하고자 한다. 접지전극에 서지가 침입할 경우 접지전위의 과도특성에 대하여 설명하시오
○접지설계 시 적용되는 기초접지극과 자연접지극을 설명하시오
○중선선의 기능과 단면적 산정방법
○접지선 굵기 산정기초를 적용하여 아래 그림에서 변압기 2차측 중성점 접지선과 부하기기의 접지선의 최소굵기를 산정하시오
●접지설비 및 보호도체 선정방법에 대하여 설명하시오
○중성선의 단면적 산정 시 고려사항
●건축물에 시설하는 전기설비의 접지선 굵기 산정방법
●등전위 본딩의 개념과 감전 등전위 본딩
●중성점 접지방식 직접접지, 저항접지, 비접지
○KS C IEC60364-4-41감전보호 근거한 비접지 국부등전위 본딩
●통합접지의 설치요건과 특징, 건물 기초 콘크리트시공방법
○공통, 통합접지의 접지저항 측정방법
○22.9[kV]주차단기 차단용량 520[MVA]일 경우 피뢰기의 접지선 굵기를 나동선과 GV전선으로 구분하여 선정
●건축물에 시설하는 전기설비의 접지선 굵기 산정에 대하여 설명하시오
○통합접지 시공 시 감전보호용 등전위본딩의 적용 대상물과 시설 방법에 대하여 설명하시오
기타
●의료용 전기기기를 장착부 사용방법에 따라 구분하고 비상전원의 종류 및 비상전원설비의 세부요구사항을 설명하시오
○133.TN-S계통과 TT계층에 대하여 다음 사항을 비교 설명하시오(9)
1)누전 시 고장전류 크기 및 감전 위험
2)뇌서지 침입 시 설비기기의 손상
TN-S
보호접지와 중성점은 변압기나 발전기 근처에서만 서로연결되어잇고 큰 구간에서 분리되어 있는 방식
TT
발전기나 변압기의 접지극과는 별도로 각 수용가에서 접지극을 서치하는 방식
누전시 고장전류의 크기
💯기출문제
●A01 계통 또는 발전기 중성점 접지방식에 대하여 설명하시오
모범답안(중성점접지)
중성점 접지란
전력시스템에서 변압기의 2차측 Y결선의 중성점을 대지에 직접 또는 임피던스를 통해 연결하는것을 중성점접지라고함
목적
- 대지전압상승억제
- 이상전압상승억제
- 계전기의 확실한 동작확보
- 아크지락 소멸 : 소호리액터 접지계통에서 1선지락시 아크소멸
접지방식
- 직접접지
- 저항접지
- 리액터접지
- 비접지
- 고저항접지
- 소호리액터접지
중성점접지의 선택
- 보호계전기의 성능이 우수한경우
- 시스템 용량이 큰 경우
- 전압이 높은 경우
○B02 유효접지와 비유효접지를 간략하게 설명하시오
모범답안(유효접지)
- 유효접지
1선 지락사고 시 다른 건전선로 2상의 대지전압이 상전압(E)에서 선간전압(√3E)까지 상승하는 접지계
- 비유효접지
1선 지락 고장 시에 건전상의 전압상승이 계통전압(선간전압 √3E)의 0.65~0.81배를 초과하지 않는 접지계
●A03 중성점 접지방식의 종류를 들고 특징을 비교 설명하시오
모범답안(중성점접지)
비접지, 직접접지, 저항접지, 소호리액터접지, 리액터접지
●F04 통합접지시스템(공용화 접지설비, 겸용화 접지설비라고도 함)의 구축방안에 대하여 논하시오
모범답안(통합접지시스템)
통합접지시스템의 개요
- 통합접지시스탬은 건물 내 모든 전기 설비, 통신 설비, 금속 배관 등을 하나의 접지 시스템으로 통합하여 운영하는 것
- 각 설비의 접지 저항을 낮추고, 전위 차를 최소화하여 감전 위험을 줄이며, 전자파 자해를 감소시키는 효과
통합접지시스템 구축방안
접지 시스템 설계
- 접지극 설계
- 접지선 규격
- 접지저항
- 접지 연속성
접지 대상물 선정
- 전기 설비
- 통신설비
- 금속배관
- 철근콘크리트구조물
접지 시스템 시공
- 접지극 매설
- 접지선 연결
- 접지 연속성 확보
- 검사
유지보수
- 정기적인 점검
- 부식방식
통합접지시스템 구축시 고려사항
- 토양조건
- 건물 구조
- 법규 및 표준
- 비용
●A05 수변전설비 설계 시 전기설비기술기준에서 정하는 제2종접지저항값의 계산에 필요한 기술적 고려사항을 설명하시오
2종접지 저항값계산을 위해필요한 기술적고려
수변전설비 설계 시 제2종 접지저항값은 전기설비의 안전 운전과 인체 보호를 위해 매우 중요한 요소입니다. 전기설비기술기준에서 정하는 제2종 접지저항값을 정확하게 계산하기 위해서는 다음과 같은 기술적 고려사항을 꼼꼼히 살펴보아야 합니다.
1. 제2종 접지의 개념 및 목적
- 제2종 접지: 특고압 또는 고압에서 저압으로 변성하는 변압기 등에 사용되는 접지 방식으로, 중성점 접지 방식이라고도 합니다.
- 목적: 지락 사고 발생 시 접촉 전압을 낮춰 인체 감전 위험을 최소화하고, 설비의 손상을 방지합니다.
2. 제2종 접지저항값 산정 기준
- 전기설비기술기준: 제2종 접지저항값은 일반적으로 5Ω 이하로 규정되어 있습니다.
- 1선 지락 전류: 1선 지락 전류에 따라 접지저항값이 달라질 수 있습니다.
- 자동 차단 장치: 자동 차단 장치의 종류와 설정값에 따라 접지저항값이 달라질 수 있습니다.
3. 접지저항값 계산에 필요한 요소
- 토양의 비저항: 토양의 종류, 수분 함량, 온도 등에 따라 비저항이 달라지므로, 해당 지역의 토양 특성을 정확히 파악해야 합니다.
- 접지체의 종류 및 매설 깊이: 접지체의 재질, 크기, 매설 깊이에 따라 접지저항이 달라집니다.
- 접지체 간 간격: 접지체 간 간격이 좁을수록 접지저항이 감소합니다.
- 접지선의 굵기 및 재질: 접지선의 굵기와 재질에 따라 접지저항이 달라집니다.
4. 접지저항 계산 방법
- 경험적 공식: 간단한 계산을 위해 경험적 공식을 사용할 수 있지만, 정확도가 떨어질 수 있습니다.
- 수치해석 프로그램: 접지 설계 전문 프로그램을 이용하여 정확한 접지저항을 계산할 수 있습니다.
- 실측: 접지 공사 완료 후 실제 접지저항을 측정하여 설계값과 비교합니다.
5. 기술적 고려사항
- 토양 조건 변화: 계절별, 강우량 변화 등에 따른 토양 조건 변화를 고려하여 접지 시스템을 설계해야 합니다.
- 외부 전자기장의 영향: 외부 전자기장의 영향으로 접지저항이 변화할 수 있으므로, 필요한 경우 차폐 등의 조치를 취해야 합니다.
- 유지보수: 접지 시스템은 주기적인 점검과 유지보수가 필요합니다.
결론적으로, 수변전설비 설계 시 제2종 접지저항값을 정확하게 계산하기 위해서는 다양한 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 특히, 토양 조건, 접지체의 종류 및 매설 깊이, 계산 방법 등에 대한 충분한 이해가 필요합니다. 전문가의 도움을 받아 정확한 설계를 수행하는 것이 안전합니다.
○H06 한국산업규격의 기초 접지극에 해당 용어를 설명하시오
모범답안(접지극 용어)
1. 접지 (Earthing)
전기 회로의 일부를 의도적으로 접지체와 연결하여 전위를 낮추거나, 누전 시 발생하는 전류를 안전하게 흘려보내는 것을 의미합니다.
2. 접지극 (Earth Electrode)
접지선을 통해 접지체와 연결되는 도체로, 일반적으로 땅속에 매설하여 접지 저항을 낮춥니다.
3. 접지체 (Earth)
전기 에너지를 땅속으로 안전하게 분산시키는 매질로, 일반적으로 습기가 많은 흙이나 물을 의미합니다.
4. 접지선 (Earth Conductor)
접지극과 접지해야 할 부분을 연결하는 도체로, 구리선이나 동등 이상의 도전성을 가진 재료로 만들어집니다.
5. 접지 저항 (Earth Resistance)
접지극과 접지체 사이의 전기 저항으로, 접지 효과를 나타내는 중요한 지표입니다. 접지 저항이 낮을수록 접지 효과가 좋습니다.
6. 접지 시스템 (Earthing System)
전기 설비의 안전을 위해 접지극, 접지선, 접지체 등으로 구성된 전체 시스템을 의미합니다.
7. 기초 접지극 (Foundation Earth Electrode)
건축물의 기초에 설치되는 접지극으로, 건축물 전체의 접지 기준이 되는 중요한 접지극입니다.
8. 부대 접지극 (Supplementary Earth Electrode)
기초 접지극 외에 추가적으로 설치되는 접지극으로, 접지 저항을 낮추거나 특정 설비를 접지하기 위해 사용됩니다.
9. 접지 등전위 본딩 (Earthing Equipotential Bonding)
금속관, 금속덕트 등 도전성 부분을 서로 연결하여 등전위를 유지시키는 것을 의미합니다.
10. 접지 연락 (Earth Connection)
접지해야 할 부분과 접지선을 연결하는 것을 의미합니다.
KS 규격에서 규정하는 기초 접지극의 종류
- 봉형 접지극: 봉 형태의 금속체를 땅속에 수직으로 매설하는 방식
- 판형 접지극: 판 형태의 금속체를 땅속에 수평으로 매설하는 방식
- 테이프형 접지극: 금속 테이프를 땅속에 넓게 펼쳐 매설하는 방식
- 메쉬형 접지극: 금속 망을 땅속에 펼쳐 매설하는 방식
기초 접지극 설계 시 고려 사항
- 토양 조건: 토양의 종류, 습도, 온도 등에 따라 접지 저항이 달라지므로 이를 고려해야 합니다.
- 설비의 종류 및 용량: 설비의 종류와 용량에 따라 요구되는 접지 저항 값이 다르므로 이를 고려해야 합니다.
- 주변 환경: 주변에 다른 접지 시스템이 있는 경우 상호 간의 영향을 고려해야 합니다.
- 법규 및 규정: 관련 법규 및 규정을 준수해야 합니다.
●G07한국산업규정 및 국제전기표준회의에서 정한 정보통신설비용 등전위본딩에 관하여 다음을 설명하시오
1)목적
2)적용범위
3)재질 및 형태의 따른 시공방법
모범답안(등전위본딩)
정보통신설비용 등전위 본딩은 정보통신기기의 안정적인 운용을 확보하고, 사용자의 안전을 보호하기 위해 시행됨
- 전위차감소
- 안전성확보(감전위험감소)
- 전자파 적합성(EMC)(정전기 방지)
- 확보노이즈 감소
적용범위
- 컴퓨터시스템
- 통신시스템
- 방송시스템
- 보안시스템
- 그외 전자기기
본딩용 도체 선정
재질 | 뇌전류 일부를 흘리는 본딩도체 | 뇌전류 대부분을 흘리는 본딩도체 |
---|---|---|
동 | 6【㎟】 | 16【㎟】 |
알루미늄 | 10【㎟】 | 25【㎟】 |
철 | 16【㎟】 | 50【㎟】 |
- 동선
- 구리봉
- 알루미늄띠
시공방식의 일반원칙
- 저임피던스 연결
- 연속성확보
- 접지
- 규격준수
●A08 접지의 목적과 방법에 대하여 설명하시오
모범답안(접지의목적)
인고보전철
- 인축의감전방지
- 고장전류방류
- 보호계전기의 확실한동작
- 전위상승억제
- 절연레벨저감
- 화재 및 폭발발지
- 전기회로의 절연파괴 방지에 따른 신뢰도향상
- 전위의 등전위화
●A09 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
안전 교육 강화:
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
○A10 중성점 접지방식의 종류를 열거하고, 각 방식별 통신유도장해, 과도안전도의 상태적인 크기 정도를 3단계(높다, 중간, 낮다)로 구분하여 표시하시오
모범답안(중성점접지 비교)
비접지, 직접접지, 고저항접지, 소호리액터접지, 리액터접지
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 |
●D11 건축물의 접지공사에서 독립접지와 공용접지를 비교하고 시공방법과 장단점을 기술하시오
단독접지 공용접지
단독접지
- 기기접지, 계통접지, 뇌보호접지를 분류하여 개별적으로 접지하는 것
- 개별접지전극설치
- 접지선 연결
- 접지저항측정
장점
- 간섭최소화
- 안전성향상
- 유지보수편리
단점
- 비용증가
- 공간제약
공용접지
- 기기접지, 계통접지, 뇌보호접지를 1개소 혹은 여러개소에 시공한 접직그에 개개의 설비를 모아 접속하여 접지를 공용하는 설비
- 주접지전극설치
- 접지선연결
- 접지저항측정
장점
- 경제적
- 시공간편
합성저항의저감효과
- 접지극의 신뢰도 향상
- 철근, 구조물등을 연접하고 거대한 접지극 효과
- 등전위화
- 계통접지의 단순화
단점
- 접지저항변화
- 간섭발생 가능성
- 안전성 저하
●A12 변압기 중성점 접지방식의 종류별로 특성과 장단점을 설명하시오
○A13 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.
●B14 수변전설비에서 비점지보호방식과 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 강동
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 |
●D16 공용접지와 단독접지의 개념, 신뢰도, 전위상승, 경제성 등에 대한 장점과 단점을 설명하시오
●G17 KSC IEC규격에 의한 보호용, 기능용, 뇌보호용 등전위 본딩에 대하여 설명하시오.
보호용
감전보호용등전위본딩(KEC143)
동시 접근 가능한 도전성 부분 간 동시에 접속하더라도 위험한 접촉전압이 발생되지 않기위한 도전성 부분 간의 전기적 접속
주등전위 본딩, 보조등전위 본딩, 비접지 등전위 본딩으로 구분
기능용
전기전자 시스템의 등전위 본딩
- 정보 통신 설비를 대상으로 하는 등전위접지
- 정보통신 설비는 외부노이즈에 의해서 비정상적인 동작을 하는 경우가 많다
- 이런 이유로 정보 통신 설비의 정상적인 동작 확보를 위해서 하는 접지가 기능용 등전위본딩
뇌보호용
피뢰등전위본딩(KEC153.2)
피뢰시스템의 증전위화는 다음과 같은 설비들을 서로 접속함으로써 이루어진다
- 금속제설비
- 구조물에 접속된 외부도전성 부분
- 내부시스템
●F18 전기설비기술판단기준 공통접지 및 통합접지 시스템의 도입 사유와 판단기준에 정하는 설치요건을 설명하시오
- 안전성 향상
- 유지보수 편의성 증대
- 시스템 신뢰성 확보
설치요건
- 법규준수
- 접지 저항
- 접지선 규격
- 접지전극
- 등전위 본딩
- 정기적인 점검
설계시 시스템 고려사항
- 시스템 규모
- 토양선정
- 외부 환경
●C19 IEC분류접지방식(TN,TT,IT)의 특징과 감전방지대책을 설명하시오
https://cq4l.com/iec-60364-3-배전계통의-접지방식/
TN계통
과전류계전기
TT계통
과전류 계전기, ELB
IT방식
○A20 직접접지계통에서NGR적용에 대하여 설명하시오
모범답안(중성점 접지 리액터)
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.
○A21 고압계통에서 선로의 충전전류에 따른 접지방식선정에 대하여 설명하시오
○A22 고압계통에서 선로의 충전전류에 따른 접지방식선정에 대하여 설명하시오
모범답안(충전전류와 접지방식의 관계)
충전전류와 접지방식의 관계
리액터 접지: 충전전류가 작은 경우 리액터 접지의 효과가 크지 않음
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
●F23 인텔리전트 건축물 등에 적용되고 있는 공통접지와 통합접지 방식에 대하여 설명하시오
인텔리전트 건축물은 다양한 전기, 통신 설비가 복잡하게 연결되어 있어 전자파 간섭, 노이즈 발생 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하고 시스템의 안정성을 확보하기 위해 접지 시스템의 설계가 매우 중요합니다. 특히 공통접지와 통합접지 방식은 인텔리전트 건축물에서 널리 활용되는 접지 방식입니다.
공통접지와 통합접지의 개념
- 공통접지: 여러 개의 전기 설비를 하나의 접지 전극에 연결하는 방식입니다. 이는 건물 전체의 전위를 균일하게 유지하여 전위차에 의한 문제를 최소화하고, 접지 저항을 낮추는 효과가 있습니다.
- 통합접지: 공통접지의 개념을 확장하여 건물 내 모든 전기, 통신 설비를 하나의 접지 시스템으로 통합하는 방식입니다. 이는 서지, 노이즈 등의 전자파 간섭을 효과적으로 차단하고, 시스템의 안정성을 향상시키는 데 기여합니다.
인텔리전트 건축물에서 공통접지와 통합접지가 필요한 이유
- 다양한 전기, 통신 설비의 공존: 인텔리전트 건축물에는 조명, 난방, 환기, 통신 시스템 등 다양한 전기, 통신 설비가 설치되어 있으며, 이들 간의 전자파 간섭을 방지하기 위해 효과적인 접지 시스템이 필요합니다.
- 전자기 노이즈 감소: 통합된 접지 시스템은 노이즈 전류를 효과적으로 분산시켜 전자기 노이즈를 감소시키고, 데이터 전송의 신뢰성을 향상시킵니다.
- 안전성 확보: 안전한 전기 시스템 구축을 위해서는 접지가 필수적이며, 특히 인체 감전 방지, 기기 보호 등의 측면에서 중요한 역할을 합니다.
- 시스템 안정성 향상: 통합된 접지 시스템은 시스템의 안정성을 향상시키고, 고장 발생 시 신속한 복구를 가능하게 합니다.
공통접지와 통합접지의 장점
- 전위 균일화: 건물 전체의 전위를 균일하게 유지하여 전위차에 의한 문제를 최소화합니다.
- 접지 저항 감소: 접지 저항을 낮춰 접지 효율을 향상시킵니다.
- 전자파 간섭 감소: 전자파 간섭을 효과적으로 차단하여 시스템의 안정성을 향상시킵니다.
- 노이즈 감소: 노이즈 전류를 분산시켜 노이즈를 감소시킵니다.
- 유지보수 편의성: 통합된 접지 시스템은 유지보수가 용이합니다.
공통접지와 통합접지 설계 시 고려 사항
- 접지 전극의 종류 및 배치: 건물의 규모, 토양의 종류, 주변 환경 등을 고려하여 적절한 접지 전극을 선정하고 배치해야 합니다.
- 접지 저항: 접지 저항을 측정하여 접지 시스템의 성능을 평가하고, 필요에 따라 추가적인 접지 전극을 설치해야 합니다.
- 절연 저항: 각 설비 간의 절연 저항을 유지하여 누전을 방지해야 합니다.
- 접지 도체의 규격: 접지 도체의 규격은 접지 전류를 안전하게 처리할 수 있도록 충분한 크기로 선정해야 합니다.
●A24 기 설비되어 있는 고압유도전동기(3상 3.3[kV])배선 시스템을 비접지계통에서 저저항 정지계통으로 변경하려고 한다. 비접지계통과 저저항 접지계통의 특성을 설명하고, 저저항 접지계통의 신설 및 보완한 설계내용을 설명하시오
모범답안(비접지계통과 저저항 접지계통의 특징 비교)
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:
배선 방식 검토: 기존 배선 방식이 저저항 접지계통에 적합한지 검토하고, 필요한 경우 개선
절연 조치 강화: 저저항 접지계통으로 변경 시 절연 파괴의 위험이 증가하므로 절연 상태를 주기적으로 점검하고 유지
변압기 중성점 접지: 변압기의 중성점을 저저항으로 접지
●C25 TN계통 전압 의 아래사항을 설명하시오
간접접촉보호를 위한 전압종류별 최대 차단시간
저압기기 허용 스트레스 전압과 차단시간
접지계통별 종류별 고장전압과 스트레스 전압현황
간접접촉 보호를 위한 전압 종류별 최대 차단 시간
전압 종류 | 최대 차단 시간 (초) | 비고 |
---|---|---|
AC 50V 이하 | 0.4 | 일반적인 가정용 전원 |
AC 50V 초과 ~ 120V | 0.2 | 산업 현장 등 |
AC 120V 초과 ~ 250V | 0.2 | 고압 설비 등 |
저압 기기 허용 스트레스 전압과 차단 시간
저압 기기의 허용 스트레스 전압은 기기의 종류, 절연 등급에 따라 다릅니다. 일반적으로 저압 기기는 과전압에 취약하며, 과도한 전압이 인가되면 절연 파괴가 발생할 수 있습니다. 따라서 저압 기기의 허용 스트레스 전압을 초과하지 않도록 설계하고 운용해야 합니다.
차단 시간은 지락 사고 발생 시 전원을 차단하는 데 걸리는 시간으로, 위에서 언급한 간접접촉 보호를 위한 최대 차단 시간을 준수해야 합니다.
접지 계통별 종류별 고장 전압과 스트레스 전압 현황
접지 계통 | 고장 전압 | 스트레스 전압 |
---|---|---|
TN-S | 낮음 | 낮음 |
TN-C | 보통 | 보통 |
TN-C-S | 보통 | 보통 |
TT | 높음 | 높음 |
IT | 매우 높음 | 매우 높음 |
- 고장 전압: 지락 사고 발생 시 접지된 부분에서 발생하는 전압입니다.
- 스트레스 전압: 기기에 인가되는 과도한 전압으로, 절연 파괴를 유발할 수 있습니다.
○C26 폭발의 우려가 있는 장소의 고압계통에서 1선지락 시 저압 측 보호를 위한 저압 접지계통(접지방식)을 선정하고 수식으로 그 이유를 설명하시오
폭발 위험 지역의 고압계통 1선 지락 시 저압측 보호를 위해 IT 접지계통이 가장 적합합니다.
IT 접지계통은 변압기의 중성점이 접지되지 않은 시스템으로, 다음과 같은 장점이 있습니다.
- 지락 전류 제한: 지락 발생 시 지락 전류가 매우 작아, 스파크 발생 가능성이 낮습니다.
- 과전압 억제: 지락 발생 시 건전상 전압 상승이 적어, 절연 파괴의 위험을 줄입니다.
- 아크 발생 억제: 지락 전류가 작아 아크 발생 가능성이 낮습니다.
수식을 통한 설명
1. 지락 전류 (Ig):
IT 접지계통에서의 지락 전류는 다음과 같이 표현됩니다.
- Ig: 지락 전류
- E: 선간 전압
- Zg: 지락점에서 접지점까지의 임피던스
- Zs: 시스템 임피던스
위 식에서 알 수 있듯이, IT 접지계통에서는 Zs가 매우 크기 때문에 지락 전류 Ig가 매우 작아집니다.
2. 건전상 전압 상승 (ΔV):
IT 접지계통에서의 건전상 전압 상승은 다음과 같이 표현됩니다.
- ΔV: 건전상 전압 상승
- Ig: 지락 전류
- Zs: 시스템 임피던스
위 식에서 알 수 있듯이, 지락 전류 Ig가 작기 때문에 건전상 전압 상승 ΔV도 작아집니다.
●H27 콘크리트 매입된 기초접지극 최소 부피 산정에 대하여 설명하시오
모범답안(매입 기초접지극의 최소부피산정)
왜 최소 부피를 산정해야 할까요?
콘크리트 매입형 기초 접지극의 부피는 접지 저항에 직접적인 영향을 미칩니다. 접지 저항이 충분히 낮아야 지락 사고 시 안전하게 전류를 땅으로 흘려 보내고, 전기 설비를 보호할 수 있습니다. 따라서, 적절한 크기의 접지극을 설치하여 접지 저항을 낮추는 것이 중요합니다.
최소 부피 산정에 영향을 미치는 요소
- 토양의 종류 및 저항률: 토양의 종류와 저항률에 따라 접지 저항이 달라지므로, 토양 조건을 고려하여 접지극의 크기를 결정해야 합니다. 일반적으로 토양의 저항률이 높을수록 접지극의 크기를 크게 해야 합니다.
- 접지극의 재질: 접지극의 재질은 구리, 철 등 다양한 종류가 사용되며, 재질에 따라 접지 저항에 영향을 미칩니다.
- 접지극의 형상: 접지극의 형상은 판형, 관형 등 다양하며, 형상에 따라 접지 효율이 달라집니다.
- 접지극의 매설 깊이: 접지극을 깊게 매설할수록 접지 저항을 낮출 수 있습니다.
- 주변 환경: 주변에 다른 접지극이나 금속 구조물이 있으면 접지 저항에 영향을 미칠 수 있습니다.
최소 부피 산정 방법
정확한 최소 부피를 산정하기 위해서는 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다.
- 경험적인 방법: 과거의 설계 사례나 관련 기술 기준을 참고하여 유사한 조건에서 사용된 접지극의 크기를 적용합니다.
- 계산적인 방법: 접지 저항 계산식을 이용하여 필요한 접지극의 크기를 계산합니다.
- 모델링 방법: 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 접지 시스템을 모델링하고, 다양한 조건에서 접지 저항을 분석하여 최적의 접지극 크기를 결정합니다.
일반적인 기준
정확한 최소 부피는 위에서 언급한 다양한 요소에 따라 달라지지만, 일반적으로 다음과 같은 기준을 참고할 수 있습니다.
- 토양의 저항률이 100Ωm일 때:
- 접지극의 면적은 최소 78㎡ 이상
- 접지극의 부피는 최소 120㎥ 이상
●D28 공용접지의 장점을 설명하고, 큐비클식 고압수전설비에서 전위상승의 영향을 설명하시오
큐비클식 고압수전설비에서의 전위 상승
큐비클식 고압수전설비는 여러 개의 전기 기기가 밀집되어 있는 구조로, 공용접지를 사용할 경우 전위 상승의 영향을 크게 받을 수 있습니다.
- 전위 상승의 원인:
- 누전 전류: 누전이 발생하면 접지 전류가 흘러 접지극 주변의 지중 전위가 상승합니다.
- 유도 전압: 주변의 다른 전기 설비에서 발생하는 유도 전압이 접지 시스템에 영향을 미쳐 전위를 상승시킵니다.
- 전위 상승의 영향:
- 보호 계전기 오동작: 높은 전위로 인해 보호 계전기가 오동작하여 정상적인 설비가 정지될 수 있습니다.
- 감전 위험 증가: 접촉 전압이 높아져 감전의 위험이 증가합니다.
- 기기 수명 단축: 높은 전위로 인해 기기의 절연이 열화되어 수명이 단축될 수 있습니다.
- 전자파 장해: 높은 전위는 전자파 장해를 유발하여 다른 설비에 영향을 미칠 수 있습니다.
큐비클식 고압수전설비에서의 전위 상승 방지 대책
- 단독 접지: 중요한 설비는 단독 접지를 하여 다른 설비와의 영향을 최소화합니다.
- 접지 저항 감소: 접지극의 면적을 넓히거나, 접지체를 추가하여 접지 저항을 낮춥니다.
- 등전위 본딩: 금속제 외함 등을 접지 시스템에 연결하여 등전위화를 유지합니다.
- 누전 차단기 설치: 누전 발생 시 빠르게 전원을 차단하여 전위 상승을 방지합니다.
- 접지 그리드 설치: 대규모 설비의 경우 접지 그리드를 설치하여 접지 전위를 균일하게 분포시킵니다.
●C29 저압계통의 PEN선 또는 중성선이 단선될 때 사람과 기기에 주는 위험성과 대책
PEN선 단선 시 발생하는 문제
- 고전압 발생: PEN선이 단선되면 건전상과 대지 사이의 전위차가 커져, 접촉하는 사람이나 기기에 고전압이 인가될 수 있습니다. 이는 감전 사고로 이어질 위험이 매우 높습니다.
- 기기 손상: 고전압으로 인해 전기 기기의 절연 파괴가 발생하여 기기가 손상되거나 화재가 발생할 수 있습니다.
- 보호 계전기 오동작: PEN선 단선으로 인해 보호 계전기가 오동작하거나, 반대로 동작하지 않아 사고가 확대될 수 있습니다.
PEN선 단선 원인
- 접속 불량: 접속 부분의 부식, 느슨함 등으로 인해 단선될 수 있습니다.
- 기계적 손상: 외부 충격이나 설치 불량으로 인해 선이 끊어질 수 있습니다.
- 열화: 오랜 시간 사용으로 인해 절연 피복이 열화되어 단선될 수 있습니다.
PEN선 단선 시 대책
- 정기적인 점검: PEN선의 접속 상태, 절연 상태 등을 정기적으로 점검하여 이상 유무를 확인해야 합니다.
- 견고한 설치: PEN선을 견고하게 설치하여 외부 충격에 의한 손상을 방지해야 합니다.
- 부식 방지: 부식이 발생하기 쉬운 부분에는 방청 처리를 하여 수명을 연장해야 합니다.
- 누전 차단기 설치: 누전 차단기를 설치하여 누전 발생 시 전원을 자동으로 차단하여 감전 사고를 예방해야 합니다.
- 접지 저항 측정: 정기적으로 접지 저항을 측정하여 접지 상태를 확인해야 합니다.
- 안전 표지 설치: 위험한 장소에는 안전 표지를 설치하여 작업자의 안전을 확보해야 합니다.
○C30 KS C IEC60364-5-54에 의한 PEN, PEL, PEM 도체의 요건에 대하여 설명하시오
- PEN 도체 (Protection and Neutral Conductor): 보호 도체와 중성선의 기능을 동시에 수행하는 도체입니다. 주로 단상 3선식 시스템에서 사용되며, 접지와 중성화 기능을 하나의 도체로 해결하는 경제적인 방식입니다.
- PEL 도체 (Protective Earth and Local Equalisation Conductor): 보호 도체와 국부 등전위 본딩 도체의 기능을 동시에 수행하는 도체입니다. 특정 영역에서 전위를 균일하게 유지하여 감전 위험을 줄이는 역할을 합니다.
- PEM 도체 (Protective Earth and Middle Conductor): 보호 도체와 중간선의 기능을 동시에 수행하는 도체입니다. 주로 IT 시스템에서 사용되며, 접지와 중성화 기능을 분리하여 안전성을 높이는 방식입니다.
각 도체의 요건
1. PEN 도체
- 단면적: 충분한 전류를 흘릴 수 있도록 충분한 단면적을 가져야 합니다.
- 기계적 강도: 외부 충격이나 변형에 견딜 수 있도록 충분한 기계적 강도를 가져야 합니다.
- 부식 방지: 부식에 강한 재질로 제작되거나 부식 방지 처리가 되어야 합니다.
- 전기적 연속성: 접속 부분에서 전기적 저항이 낮아야 하며, 부식이나 기계적 손상으로 인해 단절되지 않도록 해야 합니다.
- 접속: 주접지단자에 단단히 접속되어야 하며, 다른 도체와의 접속 시에도 안전하게 연결되어야 합니다.
2. PEL 도체
- PEN 도체와 동일한 요건: PEL 도체는 PEN 도체와 유사한 요건을 만족해야 합니다.
- 국부 등전위 본딩: 특정 영역 내에서 전위를 균일하게 유지하기 위해 다른 도전성 부분과 연결되어야 합니다.
3. PEM 도체
- PEN 도체와 동일한 요건: PEM 도체는 PEN 도체와 유사한 요건을 만족해야 합니다.
- 중간선 기능: IT 시스템에서 중간선으로 사용될 경우, 해당 시스템의 요구 조건을 만족해야 합니다.
추가 고려 사항
- 시스템 종류: 사용되는 시스템의 종류에 따라 요구되는 도체의 종류와 규격이 달라질 수 있습니다.
- 설치 환경: 설치 환경의 특성 (습도, 온도, 부식성 등)을 고려하여 도체를 선정하고 설치해야 합니다.
- 규정 준수: KS C IEC 60364-5-54 뿐만 아니라 관련 법규 및 규정을 준수하여 설비를 설치해야 합니다.
●D31 인텔리전트 빌딩에서 적용하고 있는 공용접지와 통합접지 방식에 대하여 설명하시오
●H32 건축전기 시설물에 적용되는접지선 굵기의 산정방법에 대하여 설명하시오
2)접지선 굵기 산정방법
- 국내 산정방법
- 온도상승 및 전류에 의한 접지선 굵기(내선규정)
- 나동선의 굵기 산정
- IV전선
- 피뢰기 접지선
- 접지공사에 따른 접지선의 굵기
접지시스템 용도 | 최소단면적 |
---|---|
특고압,고압 전기설비용 | 6㎟이상의 연동선 또는 동등 이상의 단면적 및 강도일 것 |
중성점 접지용 | 공칭단면적 16㎟이상의 연동선 또는 동등 이상의 단면적 및 세기 |
7kV이하의 전로 6㎟이상의 연동선 또는 동등 이상의 단면적 및 강도일것 | |
25kV이하인 특고압 가공전선 6㎟이상의 연동선 또는 동등 이상의 단면적 및 강도일것 (단, 중성선 다중접지식의것으로서 전로에 지락이 생겼을 때 2초 이내에 자동적으로 이를 전로로부터 차단하는 장치가 되어 있는 것) |
- ANSI/IEEE80
- IEC 60364-5-54
●H33 한국산업규격에서 정하는 접지설비에 관한 사항 중 다음을 설명하시오
A형 접지극 및 B형접지극
접지극의 재질 및 형태에 따른 시공 시 유의하여야 할 점
접지선의 도체재질과 부식 및 기계적 보호 여부에 따른 최소 단면적
A형 접지극 및 B형접지극
A형 접지극과 B형 접지극
- A형 접지극:
- 정의: 봉형, 판형, 테이프형 등 다양한 형태의 접지극을 의미합니다.
- 특징: 일반적인 건축물이나 산업 시설에 주로 사용되며, 설치 환경에 따라 적절한 형태의 접지극을 선택하여 사용합니다.
- B형 접지극:
- 정의: 메쉬형 접지극을 의미합니다.
- 특징: 넓은 면적에 걸쳐 균일한 접지 저항을 확보해야 하는 경우에 주로 사용됩니다. 예를 들어, 발전소, 변전소 등 대규모 전기 설비에 적용됩니다.
접지극의 재질 및 형태에 따른 시공 시 유의하여야 할 점
접지극의 재질 및 형태에 따른 시공 시 유의사항
- 재질:
- 동: 전기 전도율이 높아 접지 저항을 낮추는 데 효과적이지만, 비용이 비쌉니다.
- 철: 동에 비해 전기 전도율이 낮지만, 비교적 저렴합니다. 부식에 대한 내성을 높이기 위해 도금 처리를 하는 경우가 많습니다.
- 스테인리스: 부식에 강하고 내구성이 우수하지만, 가격이 비싸고 전기 전도율이 다소 낮습니다.
- 형태:
- 봉형: 땅속에 깊이 매설해야 하므로 설치 공간이 필요합니다.
- 판형: 넓은 면적을 접지면으로 활용할 수 있어 접지 저항을 낮추는 데 효과적입니다.
- 테이프형: 봉형에 비해 설치가 용이하지만, 깊이 매설하기 어렵습니다.
- 메쉬형: 넓은 면적에 걸쳐 균일한 접지 저항을 확보할 수 있지만, 설치 공간이 많이 필요합니다.
- 시공 시 유의사항:
- 접지극을 매설하는 깊이와 간격은 토양의 종류, 습도, 설비의 용량 등을 고려하여 KS 규정에 따라 결정해야 합니다.
- 접지극과 접지선의 연결 부분은 견고하게 접합하여야 하며, 부식 방지 처리를 해야 합니다.
- 접지 저항은 주기적으로 측정하여 규정 값 이하를 유지하도록 해야 합니다.
최소단면적
접지선의 도체 재질과 부식 및 기계적 보호 여부에 따른 최소 단면적
- 부식 및 기계적 보호:
- 지중에 매설되는 접지선은 부식 방지를 위해 도금 처리를 하거나, 부식 방지 코팅을 하는 것이 좋습니다.
- 기계적인 손상을 방지하기 위해 보호관을 사용하거나, 충분한 매설 깊이를 확보해야 합니다.
○H34 기초접지극과 자연 접지전극(또는 구조체 이용 접지극)을 설명하시오
기초접지극
건축물의 기초에 설치되는 접지극을 의미합니다. 건물의 철근이나 철골 구조물을 활용하여 접지 시스템을 구성하는 것이 일반적입니다.
- 장점:
- 견고한 구조: 건물의 기초에 설치되어 안정적이며, 외부 환경 변화에 강합니다.
- 넓은 접촉면: 건물의 철근이나 철골 구조물 전체가 접지면으로 작용하여 넓은 접촉면을 확보할 수 있습니다.
- 시공 편의성: 건물을 건설하는 과정에서 함께 시공하기 때문에 별도의 시공이 필요하지 않습니다.
- 단점:
- 접지 저항 변화 가능성: 콘크리트의 균열이나 철근의 부식 등으로 인해 접지 저항이 변화할 수 있습니다.
- 확장성 부족: 건물이 완공된 후 접지 시스템을 확장하기 어렵습니다.
자연 접지전극 (구조체 이용 접지극)
건물의 철근, 철골, 수도관, 가스관 등과 같이 자연적으로 땅속에 매설되어 있는 도전성 물체를 접지극으로 활용하는 것을 의미합니다.
- 장점:
- 경제적: 별도의 접지극을 설치할 필요가 없어 비용을 절감할 수 있습니다.
- 넓은 면적: 건물 구조체 전체를 활용하기 때문에 넓은 접지 면적을 확보할 수 있습니다.
- 단점:
- 접지 저항 변화 가능성: 부식, 침식 등으로 인해 접지 저항이 변화할 수 있습니다.
- 다른 시설과의 연계: 수도관이나 가스관 등 다른 시설과 연결되어 있어 간섭이 발생할 수 있습니다.
- 접지 저항 예측 난이도: 매설 깊이, 토양 상태 등에 따라 접지 저항을 정확히 예측하기 어렵습니다.
두 가지 접지극의 비교
항목 | 기초접지극 | 자연 접지전극 |
---|---|---|
장점 | 견고한 구조, 넓은 접촉면, 시공 편의성 | 경제적, 넓은 면적 |
단점 | 접지 저항 변화 가능성, 확장성 부족 | 접지 저항 변화 가능성, 다른 시설과의 연계, 접지 저항 예측 난이도 |
●C35 TN계통에서 전원자동차단에 의한 감전보호방식에 대하여 설명하시오
TN 계통에서 전원 자동 차단에 의한 감전 보호 방식 설명
TN 계통은 전원측의 한 점(중성점)을 대지에 직접 접지하고, 설비의 노출 도전성 부분을 전원측 접지선에 접속하는 방식입니다. 이러한 TN 계통에서 전원 자동 차단은 지락이 발생했을 때 빠르게 전원을 차단하여 감전을 방지하는 가장 기본적인 보호 방식입니다.
TN 계통에서 전원 자동 차단의 원리
- 지락 발생: 설비의 절연이 파괴되거나 사람이 우연히 노출된 도전성 부분에 접촉하면 지락이 발생합니다.
- 지락 전류 흐름: 지락이 발생하면 지락 전류가 흐르게 되고, 이 전류는 중성점을 통해 대지로 흘러갑니다.
- 과전류 차단기 동작: 지락 전류가 과전류 차단기의 설정값을 초과하면 차단기가 동작하여 전원을 차단합니다.
- 감전 방지: 전원이 차단되면 지락 전류가 흐르지 않아 감전의 위험이 사라집니다.
TN 계통에서 전원 자동 차단에 사용되는 장치
- 과전류 차단기: 지락 전류를 감지하여 설정된 값을 초과하면 전원을 차단하는 장치입니다.
- 누전 차단기: 지상 전류를 감지하여 설정된 값을 초과하면 전원을 차단하는 장치입니다. 누전 차단기는 과전류 차단기의 기능을 포함하고 있으며, 더욱 민감하게 지락을 감지합니다.
TN 계통에서 전원 자동 차단의 효과
- 빠른 감전 방지: 지락 발생 시 빠르게 전원을 차단하여 감전의 위험을 최소화합니다.
- 설비 보호: 지락으로 인한 설비 손상을 방지합니다.
- 안전성 향상: 전기 설비의 안전성을 크게 향상시킵니다.
TN 계통에서 전원 자동 차단 시 주의사항
- 접지의 중요성: 접지가 불량하면 지락 전류가 제대로 흐르지 않아 차단기가 동작하지 않을 수 있습니다.
- 차단기 설정값: 차단기의 설정값을 적절하게 설정해야 합니다. 너무 낮게 설정하면 오동작할 수 있고, 너무 높게 설정하면 지락 시 감전될 위험이 증가합니다.
- 정기적인 점검: 차단기, 접지 등을 정기적으로 점검하여 이상 유무를 확인해야 합니다.
●C36 두개 이상의 충전도체 또는 PEN도체를 계통에 별열로 접속할 때 고려사항에 병렬도체 사이에 부하전류가 최대한 균등하게 배분돌 수 있는 병렬케이블(L1, L2, L3, N)의 특수배치에 대하여 그림을 그리고 설명하시오
병렬 도체의 부하 전류 불균형 원인
- 도체 임피던스 차이: 각 도체의 길이, 재질, 단면적 등이 다르면 임피던스가 달라져 전류 분배가 불균형해질 수 있음
- 접속 불량: 접속 부분의 접촉 저항이 크면 전류가 작은 저항 쪽으로 쏠리는 현상이 발생
- 외부 자기장 영향: 외부 자기장의 영향으로 유도 전압이 발생하여 전류 분배가 불균형해질 수 있음
병렬 케이블의 특수 배치
병렬 케이블을 특수하게 배치하면 위에서 언급한 문제점들을 해결하고 부하 전류를 균등하게 분배할 수 있습니다. 일반적으로 다음과 같은 방법들이 사용됩니다.
1. 트위스트 배치 (Twisted Pair)
- 원리: 두 개의 도체를 꼬아서 배치하면 상호 인덕턴스가 증가하여 유도 전압이 상쇄되어 전류 분배가 균일해집니다.
- 장점: 간단하고 효과적인 방법이며, 고주파 노이즈에 대한 내성이 우수합니다.
- 단점: 많은 수의 도체를 트위스트하기 어렵고, 케이블의 유연성이 감소할 수 있습니다.

2. 평행 배치 (Parallel Arrangement)
- 원리: 모든 도체를 평행하게 배치하고, 각 도체 사이의 간격을 일정하게 유지합니다.
- 장점: 제작이 간단하고, 큰 전류를 흘릴 수 있습니다.
- 단점: 외부 자기장의 영향을 받기 쉽고, 도체 사이의 커패시턴스가 증가하여 고주파 노이즈에 취약할 수 있습니다.

3. 코플래너 배치 (Coplanar Arrangement)
- 원리: 모든 도체를 같은 평면에 배치하고, 일정한 간격을 유지합니다.
- 장점: 트위스트 배치와 평행 배치의 장점을 모두 가지고 있으며, 제작이 용이합니다.
- 단점: 외부 자기장의 영향을 받기 쉽습니다.

4. 번들링 (Bundling)
- 원리: 여러 개의 도체를 묶어서 하나의 번들로 만들고, 번들 간의 간격을 일정하게 유지합니다.
- 장점: 외부 자기장의 영향을 줄이고, 케이블의 유연성을 향상시킬 수 있습니다.
- 단점: 제작이 복잡하고, 공간을 많이 차지합니다.

●H37 전력계통에서 중성점 접지방식의 목적과 접지방식별 특징을 설명하시오
☑️접지의목적(대지전압, 이상전압, 계전기의 동작, 아크)
☑️접지의종류(비접지, 직접, 저항, 소호리액터)
접지전극의 과도현상이란?
접지전극에 낙뢰나 스위칭 서지와 같은 짧은 시간 동안 매우 큰 전류가 흘러들 때, 접지 시스템의 임피던스 특성으로 인해 전압이 급격하게 상승하는 현상을 말합니다. 이러한 과도한 전압 상승은 전기 설비의 절연 파괴, 통신 장애, 데이터 손상 등을 유발할 수 있습니다.
과도현상 발생 원인
- 낙뢰: 낙뢰는 가장 큰 과도 현상의 원인으로, 수십 kA에 달하는 강한 전류를 순간적으로 발생시킵니다.
- 스위칭 서지: 전력기기의 개폐, 단락, 지락 등 스위칭 작용 시 발생하는 과도 전압입니다.
- 인공적인 노이즈: 전기 모터, 변압기 등에서 발생하는 전자기적 노이즈가 접지 시스템을 통해 전파될 수 있습니다.
과도현상의 영향
- 절연 파괴: 전기 설비의 절연체가 파괴되어 고장을 일으킬 수 있습니다.
- 통신 장애: 통신 시스템에 노이즈를 유발하여 통신 품질을 저하시키거나, 데이터 손상을 야기할 수 있습니다.
- 전자기적 호환성 문제: 다른 전기 설비에 영향을 미쳐 전자기적 호환성 문제를 발생시킬 수 있습니다.
과도현상 대책
- 저항 값 낮추기: 접지 저항을 낮추어 과도 전압 상승을 억제합니다.
- 접지 망 확대: 접지 면적을 넓혀 접지 시스템의 용량을 증가시킵니다.
- 접지선 굵기 증가: 접지선의 단면적을 늘려 저항을 감소시킵니다.
- 접지선 길이 단축: 접지선 길이를 줄여 유도성을 감소시킵니다.
- 접지 매체 개선: 토양의 습도를 유지하고, 필요에 따라 화학 약품을 사용하여 접지 저항을 낮춥니다.
- 서지 보호기 설치: 서지 보호기를 설치하여 과도 전압을 흡수하거나 분산시킵니다.
- 등전위 본딩: 금속관, 금속덕트 등 도전성 부분을 서로 연결하여 등전위를 유지시켜 전위차를 줄입니다.
- 접지 시스템 정기 점검: 접지 저항을 주기적으로 측정하고, 접지 시스템의 상태를 점검하여 이상 유무를 확인합니다.
추가적인 고려 사항
- 시설의 종류와 규모: 시설의 종류와 규모에 따라 적절한 접지 시스템을 설계해야 합니다.
- 주변 환경: 토양 조건, 낙뢰 발생 빈도 등 주변 환경을 고려해야 합니다.
- 법규 및 규정: 관련 법규와 규정을 준수해야 합니다.
접지선, 접지극 선정 및 시공방식
●H37 접지전극의 과도현상과 그 대책에 대하여 설명하시오
5️⃣접지전극의 과도형상에 대한 대책
- 서지임피던스를 감소시켜서 과도 접지전위 상승을 억제하는 것이 주안점
- 망상접지극: 유효거리 내 면적이 넓은수록 임피던스가 감소
- 주접지망으 서지 유입점 근처에 보조접지망 설치
- 보조 접지망은 주접지만과 같거나 더 굵은 것을 사용
- 보조 접지만은 만상보다 방사상으로 하는 것이 효과적임
- 간격은 좁을수록 효과적임
- 보조 접지망의 반경은 대지저항률이 클수록 넓게 한다.
대지저항률 | 100[Ωm] | 500[Ωm] | 1,000[Ωm] |
---|---|---|---|
보조망의 반경 | 10[m] | 20[m] | 40[m] |
○H38 건축물에 접지전극을 시공하고자 한다. 접지전극에 서지가 침입할 경우 접지전위의 과도특성에 대하여 설명하시오
서지 침입 시 접지 시스템의 반응
건축물에 설치된 접지전극에 서지(Surge)가 침입하면 접지 시스템은 다음과 같은 과도적인 반응을 보입니다.
- 접지 전위 상승: 서지 전류가 접지극을 통해 땅속으로 흘러들면서 접지극 주변의 토양 저항으로 인해 접지 전위가 급격히 상승합니다.
- 전자기 유도: 서지 전류는 주변 도체에 강한 전자기장을 형성하여 유도 전압을 발생시키고, 이는 다시 접지 시스템에 영향을 미칩니다.
- 전력 시스템과의 상호 작용: 접지 시스템은 건물 내의 전력 시스템과 연결되어 있으므로, 서지 전류는 전력 시스템으로 유입되어 더 큰 문제를 야기할 수 있습니다.
접지 전위의 과도 특성에 영향을 미치는 요인
- 서지의 크기와 파형: 서지의 크기가 클수록, 상승 시간이 빠를수록 접지 전위 상승 폭이 커집니다.
- 접지 저항: 접지 저항이 높을수록 접지 전위 상승 폭이 커집니다.
- 접지 시스템의 구조: 접지극의 종류, 매설 깊이, 간격, 접지선의 굵기 등 접지 시스템의 구조에 따라 접지 전위 상승이 달라집니다.
- 토양의 특성: 토양의 종류, 습도, 온도 등 토양의 특성에 따라 접지 저항이 변화하고, 이에 따라 접지 전위 상승에도 영향을 미칩니다.
접지 전위 과도 특성의 문제점
- 절연 파괴: 접지 전위가 과도하게 상승하면 기기나 배선의 절연이 파괴되어 고장을 일으킬 수 있음
- 전자기 노이즈 발생: 과도한 전압 변동은 전자기 노이즈를 발생시켜 통신 시스템이나 제어 시스템에 오류를 발생
- 인체 감전 위험 증가: 접지 전위 상승은 인체 감전의 위험을 증가
접지 전위 과도 특성 해결 방안
- 접지 저항 감소: 접지극의 종류, 매설 깊이, 간격 등을 조절하여 접지 저항을 낮춤
- 서지 보호기 설치: 서지 보호기를 설치하여 서지를 흡수하거나 분산
- 등전위 본딩: 금속관, 금속덕트 등 도전성 부분을 서로 연결하여 등전위를 유지시켜 전위차를 줄임
- 접지 시스템 정기 점검: 접지 저항을 주기적으로 측정하고, 접지 시스템의 상태를 점검하여 이상 유무를 확인
- 접지 망 확대: 접지 면적을 넓혀 접지 시스템의 용량을 증가
○H39 접지설계 시 적용되는 기초접지극과 자연접지극을 설명하시오
○H40 중선선의 기능과 단면적 산정방법
중성선의 기능
중성선은 3상 교류 시스템에서 세 개의 상 전류의 불평형을 보상하고, 시스템의 전압을 안정화시키는 중요한 역할을 합니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.
- 불평형 전류 흐름: 3상 부하가 불평형일 경우, 중성선을 통해 불평형 전류가 흘러 시스템의 전압 불평형을 완화합니다.
- 제3고조파 전류 흐름: 3상 시스템에서 발생하는 제3고조파 전류는 중성선을 통해 흐르면서 다른 상으로의 영향을 최소화합니다.
- 접지: 중성선은 시스템을 접지하여 누전 시 안전을 확보하고, 과전압을 방지하는 역할을 합니다.
중성선의 단면적 산정 방법
중성선의 단면적은 시스템의 종류, 부하의 특성, 허용 전압 강하 등을 고려하여 결정됩니다. 일반적으로 다음과 같은 방법으로 산정합니다.
1. 단면적이 선도체와 동등 이상인 경우
- 2선식 단상회로: 중성선의 단면적은 선도체와 동일하게 합니다.
- 다상회로:
- 선도체의 단면적이 구리선 16㎟ 이하, 알루미늄선 25㎟ 이하인 경우: 중성선의 단면적은 선도체와 동일하게 합니다.
- 다심 케이블의 경우: 선도체의 단면적은 중성선의 단면적과 같아야 하며, 이 단면적은 선도체의 1.45×IB(회로설계전류)를 흘릴 수 있는 중성선으로 선정합니다.
- 단심 케이블: 선도체의 단면적이 중성선 단면적보다 작을 수도 있습니다. 계산은 다음과 같이 합니다.
2. 단면적 계산
- 중성선에 흐르는 전류: 불평형 전류와 고조파 전류를 고려하여 계산합니다.
- 허용 전압 강하: 시스템의 허용 전압 강하를 기준으로 중성선의 저항을 계산합니다.
- 단면적 산정: 전류와 저항을 이용하여 필요한 단면적을 계산합니다.
3. 기타 고려 사항
- 중성점 접지 방식: 중성점 접지 방식에 따라 중성선의 단면적이 달라질 수 있습니다.
- 시스템의 크기: 시스템의 용량이 클수록 중성선의 단면적도 커져야 합니다.
- 부하의 불평형도: 부하의 불평형도가 클수록 중성선에 흐르는 전류가 커지므로, 단면적을 충분히 확보해야 합니다.
중성선 단면적 산정 시 유의사항
- 안전율: 계산된 단면적에 적절한 안전율을 적용하여 중성선을 선정합니다.
- 규정 준수: 관련 전기 설비 기술기준을 준수하여 설계해야 합니다.
- 전문가 상담: 복잡한 시스템의 경우 전문가와 상담하여 적절한 중성선을 선정하는 것이 좋습니다.
○H41 접지선 굵기 산정기초를 적용하여 아래 그림에서 변압기 2차측 중성점 접지선과 부하기기의 접지선의 최소굵기를 산정하시오
문제 분석 및 필요 정보
정확한 접지선 굵기를 산정하기 위해서는 다음과 같은 정보가 필요합니다.
- 변압기 용량: 변압기의 용량은 단락전류를 계산하는 데 필요합니다.
- 부하 종류 및 용량: 부하의 종류와 용량에 따라 흐르는 전류가 달라지므로, 접지선에 흐르는 전류를 정확하게 계산해야 합니다.
- 시스템의 접지 방식: TT 접지, TN 접지 등 시스템의 접지 방식에 따라 접지선의 기능과 요구되는 성능이 달라집니다.
- 관련 규정: 한국전기설비규정(KEC) 등 관련 규정을 참고하여 접지선의 굵기를 산정해야 합니다.
- 주변 환경: 설치 환경, 온도, 습도 등 주변 환경에 따라 전선의 허용 전류가 달라질 수 있습니다.
일반적인 접지선 굵기 산정 방법
- 단락전류 계산: 변압기의 용량과 시스템 임피던스를 이용하여 단락전류를 계산합니다.
- 접지선에 흐르는 전류 계산: 단락전류와 부하 전류를 고려하여 접지선에 흐르는 최대 전류를 계산합니다.
- 허용 전압 강하 계산: 접지 저항과 전류를 이용하여 허용 전압 강하를 계산합니다.
- 표준 전선표 참조: 계산된 전류와 허용 전압 강하를 기준으로 표준 전선표에서 적절한 굵기의 전선을 선정합니다.
주의사항
- 안전율: 계산된 단면적에 적절한 안전율을 적용하여 중성선을 선정합니다.
- 규정 준수: 관련 전기 설비 기술기준을 준수하여 설계해야 합니다.
- 전문가 상담: 복잡한 시스템의 경우 전문가와 상담하여 적절한 중성선을 선정하는 것이 좋습니다.
예시 (단순화된 경우)
만약 100kVA 변압기 2차측에 여러 개의 부하가 연결되어 있고, 시스템이 TT 접지 방식이라고 가정하면, 다음과 같은 절차로 접지선 굵기를 산정할 수 있습니다.
표준 전선표 참조: 계산된 전류와 저항을 기준으로 표준 전선표에서 적절한 굵기의 전선을 선정합니다.
단락전류 계산: 변압기의 단락 임피던스를 이용하여 단락전류를 계산합니다.
부하 전류 계산: 각 부하의 용량을 합하여 총 부하 전류를 계산합니다.
접지선에 흐르는 전류 계산: 단락전류와 부하 전류 중 큰 값을 접지선에 흐르는 전류로 간주합니다.
허용 전압 강하 계산: 접지 저항을 예상하고, 허용 전압 강하를 기준으로 접지선의 저항을 계산합니다.
●H42 접지설비 및 보호도체 선정방법에 대하여 설명하시오
1. 접지설비의 중요성
접지설비는 전기 설비의 안전을 확보하고, 인체 감전을 방지하며, 전자기적 장해를 최소화하는 데 필수적인 요소입니다. 적절한 접지 설계는 전기 시스템의 안정적인 운용과 장비 보호에 기여합니다.
2. 접지설비 구성 요소
- 접지극: 땅속에 매설하여 전류를 땅으로 흘려보내는 도체입니다.
- 접지선: 접지극과 접지해야 할 부분을 연결하는 도체입니다.
- 접지체: 접지극의 접촉 면적을 넓히기 위한 물질입니다.
3. 보호도체 선정
보호도체는 전기 설비의 금속 외함 등을 접지하여 사람이 감전되는 것을 방지하고, 이상 전압을 땅으로 흘려보내는 역할을 합니다.
- 단면적:
- KEC(한국전기설비규정): KEC에서 정한 규정에 따라 보호도체의 최소 단면적을 선정합니다. 일반적으로 구리 2.5㎟ 이상, 알루미늄 4㎟ 이상을 사용합니다.
- 계산에 의한 방법: 단락전류, 허용 전압 강하 등을 고려하여 계산하여 적절한 단면적을 선정할 수 있습니다.
- 재질: 구리, 알루미늄 등 전기 전도성이 우수한 재질을 사용합니다.
- 길이: 보호해야 할 대상까지 안전하게 연결할 수 있는 충분한 길이로 선정합니다.
4. 접지극 선정
접지극은 토양의 종류, 습도, 온도 등에 따라 적절한 종류를 선택해야 합니다. 일반적으로 사용되는 접지극은 다음과 같습니다.
- 금속봉: 철봉, 동봉 등을 사용하며, 토양에 직접 박아 넣습니다.
- 판상 접지극: 넓은 면적의 판을 땅속에 매설하여 접지 저항을 낮춥니다.
- 대각선 매설 접지극: 여러 개의 금속봉을 대각선으로 매설하여 접지 면적을 넓힙니다.
5. 접지 저항 측정
접지 저항은 접지 시스템의 성능을 평가하는 중요한 지표입니다. 접지 저항 측정기를 사용하여 측정하며, 측정 결과가 KEC에서 정한 기준 값 이하이어야 합니다.
6. 접지 설계 시 고려 사항
- 시스템의 종류: 저압, 고압, 특고압 등 시스템의 종류에 따라 접지 기준이 다릅니다.
- 부하의 종류: 부하의 종류와 용량에 따라 접지 시스템을 설계해야 합니다.
- 설치 환경: 토양의 종류, 습도, 온도 등 설치 환경에 따라 접지 시스템을 설계해야 합니다.
- 법규: KEC 등 관련 법규를 준수하여 설계해야 합니다.
7. 접지 설비 유지 관리
접지 설비는 주기적으로 점검하여 접지 저항이 변화하지 않았는지 확인하고, 필요한 경우 보수를 해야 합니다.
○H43 중성선의 단면적 산정 시 고려사항
중성선 단면적 산정 시 고려해야 할 주요 요소
- 부하 전류:
- 중성선을 통과하는 부하 전류의 크기는 가장 중요한 고려 사항입니다. 부하 전류가 클수록 중성선에 흐르는 전류도 커지므로, 단면적을 충분히 확보해야 합니다.
- 불평형 부하의 경우, 중성선에 상당한 전류가 흐를 수 있으므로 이를 고려하여 단면적을 산정해야 합니다.
- 온도 상승:
- 전류가 흐르면 도체는 열을 발생시키고, 온도가 상승하게 됩니다. 허용 온도 상승을 초과하면 도체의 수명이 단축되고 절연 파괴의 위험이 증가합니다.
- 주위 온도, 도체의 종류, 설치 환경 등을 고려하여 허용 온도 상승을 결정하고, 이에 맞는 단면적을 선정해야 합니다.
- 전압 강하:
- 중성선에 전류가 흐르면 전압 강하가 발생합니다. 전압 강하가 크면 부하에 공급되는 전압이 낮아져 모터의 토크 저하 등 성능 저하를 유발할 수 있습니다.
- 허용 전압 강하를 기준으로 단면적을 산정해야 합니다.
- 단락 전류:
- 단락 사고 발생 시 중성선에 흐르는 단락 전류는 매우 클 수 있습니다. 단락 전류를 견딜 수 있도록 충분한 단면적을 확보해야 합니다.
- 단락 전류의 크기는 시스템의 임피던스, 보호 계전기의 설정 값 등에 따라 달라집니다.
- 기계적 강도:
- 중성선은 기계적인 충격이나 진동에 견딜 수 있도록 충분한 강도를 가져야 합니다.
- 설치 환경, 주위의 진동, 외력 등을 고려하여 적절한 단면적을 선정해야 합니다.
- 경제성:
- 단면적이 너무 크면 비용이 증가하므로, 경제적인 측면도 고려해야 합니다.
- 위에서 언급한 모든 요소를 종합적으로 고려하여 최적의 단면적을 선정해야 합니다.
중성선 단면적 산정 방법
- 전압 강하법: 허용 전압 강하를 기준으로 단면적을 산정하는 방법입니다.
- 온도 상승법: 허용 온도 상승을 기준으로 단면적을 산정하는 방법입니다.
- 단락 전류법: 단락 전류를 기준으로 단면적을 산정하는 방법입니다.
관련 규정 및 표준
- 전기설비기술기준: 전기설비의 설계, 시공, 운전 등에 관한 기술 기준을 규정하고 있습니다.
- KS 규격: 전기기기 및 자재에 대한 KS 규격을 참고하여 단면적을 선정할 수 있습니다.
- IEC 규격: 국제적으로 통용되는 전기기기 및 자재에 대한 규격입니다.
●H44 건축물에 시설하는 전기설비의 접지선 굵기 산정방법
접지선 굵기 산정 시 고려해야 할 요소
- 전기설비의 용량: 설비의 용량이 클수록 더 큰 단면적의 접지선이 필요합니다.
- 접지 저항: 접지 전극의 종류와 매설 환경에 따라 접지 저항이 달라지므로, 접지 저항 값을 측정하여 적절한 단면적을 선정해야 합니다.
- 단락 전류: 단락 사고 발생 시 흐르는 단락 전류를 견딜 수 있도록 충분한 단면적이 필요합니다.
- 온도 상승: 접지선에 흐르는 전류에 의해 발생하는 열에 의해 온도가 상승하므로, 허용 온도 상승을 고려하여 단면적을 선정해야 합니다.
- 기계적 강도: 접지선은 외부 충격이나 진동에 견딜 수 있도록 충분한 기계적 강도를 가져야 합니다.
- 경제성: 비용과 성능을 고려하여 최적의 단면적을 선정해야 합니다.
접지선 굵기 산정 방법
- 한국전기설비규정(KEC) 참고: KEC에서는 접지선의 굵기에 대한 기준을 제시하고 있습니다. KEC를 참고하여 설비의 종류, 용량, 설치 환경 등을 고려하여 적절한 단면적을 선정할 수 있습니다.
- 계산에 의한 산정: 접지 저항, 단락 전류, 온도 상승 등을 고려하여 계산식을 이용하여 단면적을 산정할 수 있습니다. 하지만 이 방법은 전문적인 지식이 필요하므로 전문가의 도움을 받는 것이 좋습니다.
- 시뮬레이션: 전기 설계 프로그램을 이용하여 시뮬레이션을 수행하여 적절한 단면적을 선정할 수 있습니다.
접지선 굵기 산정 시 주의사항
- 접지선의 종류: 동선, 알루미늄선 등 다양한 종류의 접지선이 있으며, 각각의 특성이 다르므로 적절한 종류를 선택해야 합니다.
- 접지선의 연결: 접지선은 견고하게 연결되어야 하며, 부식이 발생하지 않도록 적절한 접속 방법을 사용해야 합니다.
- 정기적인 점검: 접지 저항이 변화할 수 있으므로 정기적으로 접지 저항을 측정하고, 필요한 경우 접지선을 보수해야 합니다.
●G45 등전위 본딩의 개념과 감전 등전위 본딩
왜 등전위 본딩을 할까요?
- 감전 방지: 만약 건축물 내에 전기적인 누전이 발생하면, 전위가 다른 금속 부분을 만졌을 때 감전될 위험이 있습니다. 등전위 본딩을 통해 모든 부분의 전위를 동일하게 만들면, 전위차가 발생하지 않아 감전의 위험을 크게 줄일 수 있습니다.
- 노이즈 감소: 전기 설비에서 발생하는 노이즈를 줄이고, 전자기기의 오동작을 방지하는 효과도 있습니다.
- 안전성 향상: 건축물의 안전성을 높이고, 화재 발생 가능성을 줄이는 데 기여합니다.
감전 등전위 본딩
감전 등전위 본딩은 특히 감전 방지를 목적으로 하는 등전위 본딩을 의미합니다. 건축물 내에서 사람이 접촉할 수 있는 모든 도전성 부분(금속 배관, 철근, 기계 등)을 주접지단자에 연결하여 하나의 등전위면을 형성하는 것이 목표입니다.
감전 등전위 본딩의 목적
- 인체 보호: 누전 발생 시 인체에 흐르는 전류를 최소화하여 감전 사고를 예방합니다.
- 기기 보호: 전기 기기의 오동작을 방지하고, 수명을 연장시킵니다.
- 시설물 보호: 건축물의 부식을 방지하고, 시설물의 수명을 연장시킵니다.
감전 등전위 본딩 대상
- 수도관, 가스관: 건축물 내부로 들어오는 수도관, 가스관의 금속 부분
- 건축물의 금속제 보강재: 철근, 철골 등
- 난방 배관, 공조 설비: 금속으로 된 난방 배관, 공조 설비의 외함
- 기타 금속제 기기: 세탁기, 냉장고 등의 금속 외함
감전 등전위 본딩 방법
- 주접지단자 설치: 건축물의 주요 접지점에 주접지단자를 설치합니다.
- 도전성 부분 연결: 주접지단자에 도전성이 좋은 도체를 이용하여 위에서 언급한 모든 도전성 부분을 연결합니다.
- 접속 부위 처리: 접속 부위는 부식되지 않도록 적절한 처리를 해야 합니다.
●A46 중성점 접지방식 직접접지, 저항접지, 비접지
○G47 KS C IEC60364-4-41감전보호 근거한 비접지 국부등전위 본딩
●F48 통합접지의 설치요건과 특징, 건물 기초 콘크리트시공방법
○F49 공통, 통합접지의 접지저항 측정방법
○H50 22.9[kV]주차단기 차단용량 520[MVA]일 경우 피뢰기의 접지선 굵기를 나동선과 GV전선으로 구분하여 선정
●H51 건축물에 시설하는 전기설비의 접지선 굵기 산정에 대하여 설명하시오
○G52 통합접지 시공 시 감전보호용 등전위본딩의 적용 대상물과 시설 방법에 대하여 설명하시오
○C133.TN-S계통과 TT계층에 대하여 다음 사항을 비교 설명하시오(9)
1)누전 시 고장전류 크기 및 감전 위험
2)뇌서지 침입 시 설비기기의 손상
TN-S
보호접지와 중성점은 변압기나 발전기 근처에서만 서로연결되어잇고 큰 구간에서 분리되어 있는 방식
누전시 고장전류의 크기및 감전위험
TT
발전기나 변압기의 접지극과는 별도로 각 수용가에서 접지극을 서치하는 방식
누전시 고장전류의 크기및 감전위험
🌐1003T24
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