개념 한 쪽
저압전기설비에서 감전 사고를 막는 기본 수단은 접지공사와 과전류 차단 장치다. 기기의 종류와 회로 전압에 따라 접지공사의 종별이 정해지고, 조건이 갖추어지면 접지저항 값이 완화되기도 한다. 절연변압기 2차측처럼 접지하지 않는 것이 오히려 안전한 경우도 있다.
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출제기준 단원 「감전에 대한 보호」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 접지종 대응 암기 | 1 | 400V 미만 저압용 계기용변성기 철심의 접지공사 종별 가리기 |
| 비접지 원리 서술 | 1 | 수중조명등 절연변압기 2차측 전로의 접지 방법 판단 |
| 차단기 동작 시간 계산 | 1 | 정격 대비 통전 전류 비율로 동작 시간 구하기 |
접지공사는 절연이 파괴되어 기기의 철심·외함·금속제 외함에 위험 전압이 나타나는 것을 막기 위한 보호 대책이다. 접지저항 값을 낮춰 고장 전류가 몸 대신 접지선으로 흐르게 하면 감전 위험이 줄어든다. 접지공사의 종별은 대상 기기와 회로 전압에 따라 갈린다. 저압용 계기용변성기는 400V 미만의 경우 제3종 접지공사(접지저항 100Ω 이하)를 적용한다. 욕조용 전기기기 전원장치의 금속 외함과 전선을 넣는 금속관도 감전 위험이 큰 시설이지만 제3종 접지공사 대상이다. 구 기준에서는 400V를 넘는 저압 기계기구 철대·금속제 외함에 특별 제3종 접지공사(10Ω 이하)를 적용했다.
접지저항 값은 조건에 따라 완화될 수 있다. 저압전로에 지락이 생겼을 때 0.5초 안에 전로를 저절로 끊는 장치를 갖춘 경우에는 제3종 접지저항을 500Ω까지 허용한다. 위험에 노출되는 시간이 짧아지므로 접지 성능이 다소 떨어져도 감전 보호가 확보된다는 원리다. 이런 완화 조건이 없으면 원칙값을 그대로 적용한다.
접지가 늘 안전한 것은 아니다. 풀용 수중조명등처럼 물이 있는 장소에서는 1차·2차가 전기적으로 분리된 절연변압기로 전원을 공급하고, 2차측 전로는 접지하지 않는다. 비접지 상태에서는 사람이 2차측 한쪽 도체를 만나도 전류가 흘러 돌아갈 폐회로가 성립하지 않아 감전이 일어나지 않는다. 오히려 접지를 하면 대지와의 전압 관계가 생겨 누설전류의 길이 만들어질 수 있다.
과전류 차단 장치는 접지와 함께 감전·과부하 보호를 담당한다. 과전류차단기는 전로의 전선(전원선)에 시설하는 것이 원칙이고, 접지선·다선식 전로의 중성선·접지측 전선에는 시설할 수 없다. 이들 선로를 끊으면 접지 보호나 계통 보호가 무너지기 때문이다. 퓨즈와 배선용차단기는 견디거나 동작해야 할 전류·시간 기준이 규격으로 정해져 있다. 저압 전로용 퓨즈는 수평으로 붙인 경우 정격전류의 1.1배 전류에 견뎌야 하고, 정격전류 50A 이하의 배선용차단기는 정격의 200% 전류에서 2분 이내에 동작해야 한다. 등기구용 옥내 전로의 대지전압은 원칙 150V 이하이나, 사람이 닿을 염려가 없게 설치한 경우(주택의 옥내 전로 제외) 최대 300V까지 허용된다.
정격전류 50A인 배선용차단기에 100A를 통전했을 때의 동작 시간을 구해 본다. 통전 전류가 정격의 몇 퍼센트인지를 먼저 계산한다.
100 / 50 = 2, 즉 100A는 정격 50A의 200%에 해당한다.
정격전류 50A 이하인 배선용차단기는 정격의 200% 전류에서 2분 이내에 동작해야 하므로, 답은 2분 이내가 된다. 정격이 50A를 초과하는 차단기의 경우에만 4분 이내 조건이 적용되므로, 기준 배수와 시간을 조건별로 구분해 두어야 한다.
풀용 수중조명등에 전기를 공급하기 위하여 사용하는 절연변압기의 2차측 전로의 접지에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ④ · 문제는 풀용 수중조명등에 전원을 공급하는 절연변압기 2차측 전로의 접지 방식을 묻고 있다. 수중 환경에서는 2차측을 접지하면 물과 대지 사이에 전압이 생겨 누설전류나 감전 위험이 오히려 커지므로 절연변압기 2차측은 접지하지 않고 비접지로 취급하는 것이 안전 설계 원리이다.
풀용 수중조명등 절연변압기 2차측 전로는 폐회로를 끊어 감전을 막기 위해 접지하지 않는다.
저압전로에 사용하는 정격전류 50A의 배선용차단기에 100A의 전류를 통했을 경우 몇 분안에 자동적으로 동작 하여야 하는가?
정답 ② · 문제는 정격전류 50A 배선용 차단기에 100A가 흐를 때 자동동작 시간 기준을 묻는다. 정격 50A 이하인 배선용차단기는 정격의 200% 전류에서 2분 이내에 동작해야 하므로 100A(=200%)가 흐를 때 2분 이내에 동작해야 한다.
정격전류 50A 이하 배선용차단기는 정격의 200% 전류에서 2분 이내에 동작해야 한다.
특별 제3종접지공사를 시행하여야 할 저압전로에 지락이 생긴 경우 정격감도전류가 300mA이고 0.5초 이내에 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 시설한다면 이 전로의 접지 저항은 몇 [Ω] 이하로 하여야 하는가? (단, 물기 있는 장소인 경우이다.)
정답 ② · 특별 제3종접지공사를 해야 할 저압전로에서, 누전차단기(Leakage Breaker)를 설치하여 감전을 방지하는 경우 접지 저항값을 완화할 수 있습니다. 정격감도전류가 300mA이고, 차단 시간이 0.5초 이내인 장치를 설치할 때, 접지 저항은 50Ω 이하이어야 합니다 (공식: E = I × R, 여기서 허용 접촉 전압을 고려한 규정치).
특별 제3종접지 저압전로에 300mA·0.5초 이내 차단장치를 시설하면 접지저항은 50Ω 이하로 완화된다.
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