개념 한 쪽
전로의 절연은 감전과 누전 사고를 막는 기본 안전장치다. 절연 상태를 확인하는 방법은 크게 절연내력 시험과 절연저항 측정으로 나뉜다. 내력 시험에 인가하는 전압은 최대사용전압이 속한 구간과 접지 방식에 따라 배율이 정해지고, 절연저항 기준은 대지전압 구간에 따라 달라진다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「전로의 절연」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 구간별 시험전압 배율 계산 | 1 | 최대사용전압 구간 판정 후 배율을 곱해 시험전압을 구하기 |
| 다중접지 전로 배율 적용 | 1 | 중성점 다중접지 전로에 적용되는 배율을 가리기 |
| 대지전압별 절연저항 기준 | 1 | 대지전압 구간에 맞는 절연저항 최소값을 가리기 |
절연내력 시험은 전로나 기기가 정격보다 높은 전압을 일정 시간 견디는지 확인하는 시험이다. 시험전압은 최대사용전압의 크기 구간에 따라 정해진 배율을 곱해 구한다. 최대사용전압이 7,000V 이하인 경우 최대사용전압의 1.5배, 7,000V 초과 17,000V 이하인 경우 1.25배, 17,000V 초과인 경우 0.92배를 적용한다. 이때 낮은 전압 구간에서는 계산값이 아무리 작아도 최소 500V를 보장하며, 정류기처럼 최대사용전압 150V 이하 기기에는 10배를 적용하는 규정도 있다.
접지 방식에 따라서도 배율이 달라진다. 22.9kV 3상 4선식 중성점 다중접지 전로처럼 중성점을 여러 곳에서 접지한 계통은 절연 수준을 낮게 잡은(절연레벨 저감) 계통이므로, 절연내력 시험전압이 최대사용전압의 0.92배로 규정된다. 변압기 권선의 경우 최대사용전압 7kV 초과 15kV 이하면 원칙적으로 1.25배이지만, 중성선에 다중접지를 하는 전로에 접속하는 권선은 예외로 0.92배를 적용한다. 시험 시간은 규정에 따라 10분간 견디도록 한다.
절연저항 기준은 대지전압 구간별로 3단계로 정해진다. 대지전압 150V 이하인 전로는 0.1MΩ 이상, 150V 초과 300V 이하인 전로는 0.2MΩ 이상, 300V 초과 저압 전로는 0.3MΩ 이상으로 유지해야 한다. 전압이 커질수록 요구되는 절연저항 값도 커진다. 또한 최신 KEC 규정에서는 저압 전로의 절연저항 기준이 상향되어, 220V 단상·380V 3상 같은 150V 초과 300V 이하 분류 전로의 전선 상호간 절연저항은 1MΩ 이상이어야 한다.
절연저항 측정이 곤란한 경우도 규정하고 있다. 병원이나 공장처럼 정전이 어려운 전로에서는 절연저항 대신 누설전류를 측정해, 그 값이 1mA 이하로 유지되도록 관리하면 절연 상태가 양호한 것으로 인정한다. 절연이 나빠지면 누설전류가 늘어나 감전·화재 위험이 커지므로 허용치를 넘지 않게 관리해야 한다.
또한 단상 2선식 저압 전선로의 절연부분 전선과 대지 사이 절연저항은, 전선로의 사용전압에서 흐르는 누설전류가 공급전류 최대값의 1/2000을 넘지 않도록 유지해야 한다. 누설전류 허용 비율은 배선 방식에 따라 달라진다.
절연내력 시험전압 계산의 대표 예를 푼다. 중성선을 다중접지한 3상 4선식 전로에서 최대사용전압이 22,900V일 때, 전로와 대지 간 절연을 시험할 때 걸어 주는 전압은 17,000V 초과 구간이므로 0.92배를 적용한다.
시험전압 = 22,900 × 0.92 = 21,068 [V]
같은 원리로 변압기 권선의 최대사용전압이 8,000V(7kV 초과 15kV 이하)이어도 중성선 다중접지 전로에 접속하는 경우에는 예외 배율 0.92배를 적용한다.
시험전압 = 8,000 × 0.92 = 7,360 [V]
대지전압 220V 정류기 전로의 절연저항은 150V 초과 300V 이하 구간에 해당하므로 0.2MΩ 이상을 유지해야 한다. 계산 문제에서는 먼저 구간 판정을 하고 배율이나 기준값을 곱하는 순서로 푼다. 배율을 먼저 떠올리고 구간을 나중에 확인하면 다른 구간의 배율(1.5배·1.25배 등)과 헷갈리기 쉽다.
최대사용전압이 22900V인 3상4선식 중성선 다중접지식 전로와 대지 사이의 절연내력 시험전압은 몇 [V] 인가?
정답 ① · 전기설비기술기준에 따르면 최대사용전압이 22,900V인 회로의 절연내력 시험전압은 최대사용전압의 1.5배(10,000V 초과 시)에 해당하는 34,350V(교류) 또는 최대사용전액에 500V를 더한 값(특별 고압 이상) 등 규정이 있으나, 문제의 보기 중 25,229V 등의 특정 수치는 주어진 공식으로 유추하기 어렵습니다. 하지만 보통 전기기기의 시험전압은 최대사용전압의 약 1.1~1.2배 혹은 규정된 고정값을 따릅니다.
최대사용전압 17,000V 초과 전로의 절연내력 시험전압은 0.92배: 22,900×0.92=21,068V.
3상 4선식 22.9kV 중성점 다중접지 전로의 절연내력 시험 전압은 최대사용전압의 몇 배의 전압인가?
정답 ③ · 한국전력공사의 배전용 변압기 규격(KEPCO) 및 KS C 0803에 따르면 22.9kV 중성점 다중접지 전로의 절연내력 시험 전압은 최대사용전압인 22.9kV에 대해 0.92배, 즉 21kV(교류)로 규정되어 있습니다. 따라서 22.9 * 0.92를 계산하면 약 21kV가 되므로 0.92배라는 보기가 정답입니다.
22.9kV 중성점 다중접지 전로의 절연내력 시험 전압은 최대사용전압의 0.92배(약 21kV 교류)이다.
정류기의 전로로 대지전압이 220V라고 한다. 이 전로의 전열저항값에 대하여 바르게 설명한 것은?
정답 ③ · 정류기의 전로 및 대지 간의 절연 내력에 관한 문제입니다. 대지전압이 220V와 같이 150V를 넘고 300V 이하인 저압 회로에서 사용되는 정류기의 전로와 대지 사이의 절연 저항값은 0.2MΩ 이상으로 유지하여야 합니다.
대지전압 150V 초과 300V 이하 전로의 절연저항 기준은 0.2MΩ 이상, 220V는 이 구간.
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