배선계통 접지방식

접지방법결정 (EM)

(목적에따른)
N 중성점 접지방법
R 유효접지와 비유효접지
B 배전계통의 접지(IEC 60364-3 )

(형태에따른)
O 단독접지와 공용접지
S 구조체 접지설계 시 검토사항
T 통합 공통접지방식
E 등전위 본딩
G 접지선 접지봉

T 접촉전압과 보폭전압

목차(KEC203 EMB)

접지방식IEC 60364-3

1️⃣문자의 의미

1)첫 번째 문자

전력계통과 대지의 관계 → 계통측접지
T(Terra): 대지와 직접 연결
I(Insert): 대지와 연결하지 않거나 고저항을 통해서 접지

2)두 번째 문자

설비에 노출된 도전성 부분과 대지의 관계 → 기기측 접지
T(Terra): 노출된 도전성 부분을 직접 대지와 연결
N(Neutral): 노출된 도전성 부분을 중성점에 연결

3)그 다음문자(문자가 있을 경우)

중성선과 보호도체의 배치 → 중성선과 보호도체의 배치
S(Seperator): 중성선 또는 접지된 선도체 외에 별도의 도체에 의해 제공되는 보호 기능
C(Combine): 중성선과 보호 기능을 한 개의 도체로 겸용(PEN 도체)

2️⃣TN계통

1)정의

TN계통은 발전기 혹은 변압기의 중성점(N)을 접지하고 기기와 보호접지(ProtectiveEarth)를 이 중성점과 같이 연결하는 방식

장점

빠른 감전 보호: 누전 발생 시 빠르게 전원을 차단하여 감전 위험을 최소화
안전성 향상: 전기 설비의 안전성을 높여줌
다양한 보호 기능: 과전류, 단락 등 다양한 고장 상황에 대한 보호 기능을 제공

단점

누전차단기 오동작 가능성: 외부 노이즈 등으로 인해 누전차단기가 오동작
설비 비용 증가: 누전차단기 등 보호 장치 설치 비용이 추가

2)분류

TN 계통은 중성점(N)과 보호접지(PE)가 연결된 지점에 따라서 3가지로 나눔
- TN-S :
  - 보호접지(PE)와 중성점(N)은 변압기나 발전기 근처에서만 서로 연결되어있고 전 구간에서 분리되어 있는 방식(Separate)
- TN-C :
  - 보호접지(PE)와 중성점(N)은 전 구간에서 공통으로 사용됨.
  - 거의 사용되지 않는 방식(Combined)
- TN-C-S :
  - 보호접지(PE)와 중성점(N)은 어느 구간까지는 같이 연결되어 있다가 특정구간(건물의 인입점 등)부터 분리된 방식. KEC200(저압)
  - 중성선 다중접지 방식과 비슷하며 영국에서는 PME(ProctiveMultipleEarthing),호주에서는 MEN(MultipleEarthedNeutral)이라고도 불림

3)지락보호 : 과전류차단기

4)작동 원리

감전 방지: 전원이 차단되어 감전될 위험이 있는 전압이 사라짐
절연 파괴: 설비의 절연이 파괴되어 대지로 누전이 발생
누전 감지: 누전차단기(ELCB) 등의 보호 장치가 누전 전류를 감지
전원 차단: 누전차단기가 빠르게 동작하여 전원을 차단

3️⃣TT계통방식

1)정의

TT계통은 발전기나 변압기의 접지극과는 별도로 각 수용가에서 접지극을 설치하여 접지하는 방식

2)특징

TN계통에 비해 노이즈 신호 등의 유입을 차단할 수 있는 장점
- TN계통은 여러 가지 전자기기들이 접지극을 공유함으로써 접지극을 통하여 노이즈 신호 등이 유입되어 다른 전자기기 등에 악영향을 끼칠 수 있다.
- TT계통은 접지극을 따로 설치하므로 노이즈 유입을 차단

중성점 전위상승의 영향을 받지 않는다
- TT계통은 상불평형이나 중성선 단선으로 중성점 전위상승
- TT방식은 영향을 받지 않고 전기기구의 함대와 대지 간 등 전위 유지가 가능한 장점이

국내에서 많이 사용하는 방식이다

접지공사의 종류	접지저항	접지선 굵기 [㎟]
고압 기기접지 (구1종)	10[Ω]이하	6 이상
계통접지 (구2종)	150/Ig (300/Ig, 600/Ig)	16이상 (6이상)
저압 기기접지 (구3종)	100[Ω]이하	2.5이상

3)지락보호 : 과전류차단기 또는 ELB

4️⃣IT방식

정의 : IT계통은 전원이 접지되어 있지 않거나 높은 임피던스로 접지되면, 수용가에서는 별도의 접지극을 설치하는 방식

특징 : 1점 지락 시 기기의 프래임 접지저항 낮게 보호, 2점 지락시 대책 강구

5️⃣PEN, PEM, PEL

1)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 방식

단면적: 충분한 전류를 흘릴 수 있도록 충분한 단면적을 가져야 함
기계적 강도: 외부 충격이나 변형에 견딜 수 있도록 충분한 기계적 강도를 가져야 함
부식 방지: 부식에 강한 재질로 제작되거나 부식 방지 처리가 되어야 함
전기적 연속성: 접속 부분에서 전기적 저항이 낮아야 하며, 부식이나 기계적 손상으로 인해 단절되지 않도록 해야 합
접속: 주접지단자에 단단히 접속되어야 하며, 다른 도체와의 접속 시에도 안전하게 연결되어야 합

2)PEM 도체

(Protective Earth and Middle Conductor):
보호 도체와 중간선의 기능을 동시에 수행하는 도체입니다. 주로 IT 시스템에서 사용되며, 접지와 중성화 기능을 분리하여 안전성을 높이는 방식

PEN 도체와 동일한 요건: PEM 도체는 PEN 도체와 유사한 요건을 만족
중간선 기능: IT 시스템에서 중간선으로 사용될 경우, 해당 시스템의 요구 조건을 만족

3)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 역할

PEN 도체와 동일한 요건: PEL 도체는 PEN 도체와 유사한 요건을 만족
국부 등전위 본딩: 특정 영역 내에서 전위를 균일하게 유지하기 위해 다른 도전성 부분과 연결

접지방법결정 (EM)

(목적에따른)
N 중성점 접지방법
R 유효접지와 비유효접지
B 배전계통의 접지(IEC 60364-3 )

(형태에따른)
O 단독접지와 공용접지
S 구조체 접지설계 시 검토사항
T 통합 공통접지방식
E 등전위 본딩
G 접지선 접지봉

T 접촉전압과 보폭전압

목차(배전계통의 접지방식)

IEC 60364-3

●C19.IEC분류접지방식(TN,TT,IT)의 특징과 감전방지대책을 설명하시오

TN,TT,IT EMB2️⃣

1. TN 접지 방식

특징:
- 전원측의 한 점(중성점)을 대지에 직접 접지하고, 설비의 노출 도전성 부분을 전원측 접지선에 접속하는 방식입니다.
- 지락 시 전위 상승이 적어 과전류 차단기만으로도 분기 설치가 가능합니다.
- 저압 간선에 주로 사용됩니다.
종류:
- TN-C: 중성선과 보호도체를 하나의 도체(PEN)로 겸용합니다.
- TN-S: 중성선(N)과 보호도체(PE)가 완전히 분리되어 있습니다.
- TN-CS: TN-C와 TN-S의 중간 형태로, 공급측은 PEN 도체를 사용하고, 부하측은 PE와 N이 분리되어 있습니다.
감전 방지 대책:
- 과전류 차단기 설치: 지락 시 빠르게 전원을 차단하여 감전을 방지
- 보호 도체 연결: 모든 노출 도전성 부분을 보호 도체에 확실하게 연결
- 정기적인 점검: 접지 저항, 절연 상태 등을 주기적으로 점검하여 이상 유무를 확인

2. TT 접지 방식

특징:
- 전원의 한 점을 대지에 직접 접지하고, 설비의 노출 도전성 부분은 전원의 접지극과 전기적으로 독립된 접지극으로 접속시킵니다.
- 지락 시 접지 임피던스가 높아 과전류 차단기 동작이 느릴 수 있습니다.
- 습기가 많은 곳이나 외부 설비에 주로 사용됩니다.
감전 방지 대책:
- 누전 차단기 설치: 지락 전류를 감지하여 빠르게 전원을 차단합니다.
- 저항 접지: 접지 저항을 일정하게 유지하여 지락 전류를 제한합니다.
- 절연 상태 유지: 절연 파괴를 방지하기 위해 절연 상태를 항상 양호하게 유지합니다.

3. IT 접지 방식

특징:
- 모든 충전부를 대지로부터 절연시키거나 임피던스를 삽입하여 한 점을 직접 접속합니다.
- 지락 시 전압 상승이 적고, 안전성이 높습니다.
- 병원, 데이터센터 등 고신뢰성이 요구되는 시설에 사용됩니다.
감전 방지 대책:
- 절연 감시 장치 설치: 절연 상태를 지속적으로 감시하고, 이상 발생 시 경보를 발합니다.
- 접지 임피던스 관리: 접지 임피던스를 적절히 유지하여 지락 전류를 제한합니다.
- 정전기 방지: 정전기 발생을 방지하기 위한 조치를 취합니다.

●C25.TN계통 전압 의 아래사항을 설명하시오

1)간접접촉보호를 위한 전압종류별 최대 차단시간

2)저압기기 허용 스트레스 전압과 차단시간

3)접지계통별 종류별 고장전압과 스트레스 전압현황

1)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

2)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.

3)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 전압
스트레스 전압: 기기에 인가되는 과도한 전압으로, 절연 파괴를 유발

○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.

\[I_g=\frac{E}{Z_g+Z_s}\]

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.

\[\Delta V=I_g\times \frac{Z_s}{\sqrt{3}}\]

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.

●C29저압계통의 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 높다.
기기 손상: 고전압으로 인해 전기 기기의 절연 파괴가 발생하여 기기가 손상되거나 화재가 발생
보호 계전기 오동작: PEN선 단선으로 인해 보호 계전기가 오동작하거나, 반대로 동작하지 않아 사고가 확대될 수 있다.

PEN선 단선 원인

접속 불량: 접속 부분의 부식, 느슨함 등으로 인해 단선될 수 있다.
기계적 손상: 외부 충격이나 설치 불량으로 인해 선이 끊어질 수 있다.
열화: 오랜 시간 사용으로 인해 절연 피복이 열화되어 단선될 수 있다.

PEN선 단선 시 대책

정기적인 점검: PEN선의 접속 상태, 절연 상태 등을 정기적으로 점검하여 이상 유무를 확인
견고한 설치: PEN선을 견고하게 설치하여 외부 충격에 의한 손상을 방지
부식 방지: 부식이 발생하기 쉬운 부분에는 방청 처리를 하여 수명을 연장
누전 차단기 설치: 누전 차단기를 설치하여 누전 발생 시 전원을 자동으로 차단하여 감전 사고를 예방
접지 저항 측정: 정기적으로 접지 저항을 측정하여 접지 상태를 확인
안전 표지 설치: 위험한 장소에는 안전 표지를 설치하여 작업자의 안전을 확보

○C30 KS C IEC60364-5-54에 의한 PEN, PEL, PEM 도체의 요건에 대하여 설명하시오

EMB5️⃣

5️⃣PEN, PEM, PEL

1)PEN 도체

(Protection and Neutral Conductor):

단면적: 충분한 전류를 흘릴 수 있도록 충분한 단면적을 가져야 함
기계적 강도: 외부 충격이나 변형에 견딜 수 있도록 충분한 기계적 강도를 가져야 함
부식 방지: 부식에 강한 재질로 제작되거나 부식 방지 처리가 되어야 함
전기적 연속성: 접속 부분에서 전기적 저항이 낮아야 하며, 부식이나 기계적 손상으로 인해 단절되지 않도록 해야 합
접속: 주접지단자에 단단히 접속되어야 하며, 다른 도체와의 접속 시에도 안전하게 연결되어야 합

2)PEM 도체

PEN 도체와 동일한 요건: PEM 도체는 PEN 도체와 유사한 요건을 만족
중간선 기능: IT 시스템에서 중간선으로 사용될 경우, 해당 시스템의 요구 조건을 만족

3)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 역할

PEN 도체와 동일한 요건: PEL 도체는 PEN 도체와 유사한 요건을 만족
국부 등전위 본딩: 특정 영역 내에서 전위를 균일하게 유지하기 위해 다른 도전성 부분과 연결

●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 병렬로 접속할 때 고려사항에 병렬도체 사이에 부하전류가 최대한 균등하게 배분할 수 있는 병렬케이블(L1, L2, L3, N)의 특수배치에 대하여 그림을 그리고 설명하시오

1)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

2)병렬 케이블의 특수 배치

1. 트위스트 배치 (Twisted Pair)

원리: 두 개의 도체를 꼬아서 배치하면 상호 인덕턴스가 증가하여 유도 전압이 상쇄되어 전류 분배가 균일
장점: 간단하고 효과적인 방법이며, 고주파 노이즈에 대한 내성이 우수
단점: 많은 수의 도체를 트위스트하기 어렵고, 케이블의 유연성이 감소

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.

KEC232.3.2

○133-04 TN-S계통과 TT계층에 대하여 다음 사항을 비교 설명하시오

1)누전 시 고장전류 크기 및 감전 위험

2)뇌서지 침입 시 설비기기의 손상

TN-S계통과 TT계통 비교

1) 누전 시 고장전류 크기 및 감전 위험

TN-S계통

고장전류 크기: TN-S계통은 전원측의 접지와 설비측의 노출도전부가 보호도체(PE)로 직접 연결되어 있습니다. 지락(누전) 사고 시, 고장전류가 보호도체를 통해 전원측으로 바로 순환하므로 고장전류가 매우 큽
감전 위험: 고장전류가 크기 때문에 과전류차단기(MCCB 등)가 신속하게 동작하여 회로를 차단, 감전 위험이 상대적으로 낮습니다. 등전위 본딩이 잘 이루어지면 노출도전부의 전위 상승도 적어 인체에 미치는 위험이 줄어듭

TT계통

고장전류 크기: TT계통은 전원측 접지와 설비측 보호접지가 완전히 분리되어 있습니다. 누전 시 고장전류가 대지(접지저항)를 통해 흐르기 때문에 고장전류가 매우 작다
감전 위험: 고장전류가 작아 과전류차단기만으로는 충분한 보호가 어렵고, 누전차단기(RCD)의 설치가 필수입니다. 접지저항이 높거나 누전차단기가 없을 경우, 노출도전부의 전위 상승이 커져 감전 위험이 커질 수 있다

2) 뇌서지 침입 시 설비기기의 손상

TN-S계통

설비기기 손상 위험: TN-S계통은 등전위 본딩이 잘 되어 있고, 보호도체가 전원측 접지와 직접 연결되어 있습니다. 뇌서지(낙뢰 등) 유입 시 중성선 및 보호도체를 통해 서지가 분산·저감되어 설비기기의 손상이 상대적으로 적습니다. 특히 등전위 본딩이 중요한 역할을 하며, TN계통이 중성선을 통한 뇌서지 저감에 가장 우수하다는 연구 결과

TT계통

설비기기 손상 위험: TT계통은 설비측 접지가 독립적이기 때문에, 뇌서지가 배전계통의 중성선에 유입될 경우 설비기기 접지단자와 전원선 중성점 사이에 높은 전위차가 발생할 수 있습니다. 이로 인해 민감한 전자기기(컴퓨터 등)가 손상될 위험이 크며, TT계통은 뇌서지에 취약하다고 평가됩니다. 따라서 등전위 본딩과 추가 보호대책이 더욱 중요

요약 비교표

구분	TN-S계통	TT계통
누전 시 고장전류	매우 큼 (PE 통해 전원측으로 바로 순환)	매우 작음 (대지 저항 통해 흐름)
감전 위험	낮음 (과전류차단기 빠른 동작, 등전위 본딩)	높음 (누전차단기 필수, 접지저항 영향 큼)
뇌서지 설비 손상	낮음 (등전위 본딩, 서지 분산/저감 효과)	높음 (전위차 커서 민감기기 손상 우려)