접지시스템(KEC 140), 계통접지(KEC 203)

1. 접지시스템 (KEC 140)

가. 접지시스템 구분

구 분	① 계통접지     ② 보호접지      ③ 피뢰시스템 접지
시설종류	① 단독접지     ② 공통접지      ③ 통합접지
구성요소	① 접지극        ② 접지도체      ③ 보호도체         ④ 기타설비

  ▣ 접지시스템은 계통접지, 보호접지, 피뢰시스템 접지 등으로 구분한다.

  1) 계통접지 : 전력계통에서 돌발적으로 발생하는 이상현상에 대비하여 대지와 계통을 연결하는 것으로 중성점을 대지에 접속하는

                       것(변압기 중성점 접지)이다.

  2) 보호접지 : 고장시 감전보호를 목적으로 기기의 한 점 (또는 여러점)을 접지하는 것

  3) 피뢰시스템 접지 : 뇌전류를 대지로 안전하게 방류하여 건축물 등을 보호

 

나. 접지시스템 시설의 종류

  ▣ 접지시스템의 시설의 종류에는 단독접지, 공통접지, 통합접지가 있다.

 

  1) 단독접지

    ⊙ 고압 · 특고압 계통의 접지극과 저압 계통의 접지극을 독립적으로 설치하는 것

 

    ① 단독접지의 특징

      ㉠ 타접지의 전위영향이 없다. (Noise)

      ㉡ 컴퓨터 및 전산기기의 정상가동을 확보한다.

      ㉢ 선로의 Noise 방지를 위해 정보기기가 많지 않은 곳에 사용한다.

      ㉣ 고장점을 쉽게 제거할 수 있고 원인의 규명이 쉽다.

      ㉤ 접지 저항값을 얻기 위해 설비비가 고가이다.

      ㉥ 제한된 면적에서 접지시공이 곤란하다.

      ㉦ 전위차 및 전위강도가 크다.

      ㉧ 접지극의 지락사고시 접지전극 간의 전위 상호간섭이 있다.

      ㉨ 고층빌딩에서 접지선이 안테나 효과로 Noise가 발생한다.

      ㉩ 전위의 기준점 대책이 필요하다.

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  2) 공통접지

    ▣ 등전위가 형성되도록 고압 · 특고압 접지계통과 저압접지 계통을 공통으로 접지하는 방법

 

    ① 공통접지 방식의 특징

      ㉠ 접지극 연접으로 합성저항이 감소되어 소요저항이 낮아진다.

      ㉡ 접지극 신뢰도가 향상되어 접지극 간 상호간섭이 없다.

      ㉢ 접지극 수량이 감소하고 접지면적이 작은 경우 경제적이다.

      ㉣ 계통접지의 단순화로 등전위 접지를 할 수 있다.

      ㉤ 철근 및 구조물을 연접하여 거대한 접지극 효과로 전위상승이 매우 적다.

      ㉥ 접지의 기준점을 세우기 쉽다.

      ㉦ 계통전압의 이상전압 발생시 유기전압이 상승한다.

      ㉧ 타기기 및 선로에 영향을 준다.

      ㉨ Noise의 발생 가능성이 있고 초고층에서 독립접지와 병행시 독립접지 효과가 감소한다.

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    ② 공통접지 방식의 시설방법

      ㉠ 저압 전기설비 접지극이 고압 · 특고압 접지극 접지저항 형성에 완전 포함된 경우 이들 접지극을 상호 접속할 것 (위험전압

           발생 방지를 위해)

      ㉡ 고압 · 특고압 계통 지락사고 시 저압계통에 가해지는 과전압은 아래 표에서 정한 값을 초과하면 안된다.

[EPR 제한값에 근거한 저압 및 고압 접지시스템의 상호 접속의 최소요건]

고압계통에서 지락고장시간(초)	저압설비 허용 상용주파 과전압(V)	비 고
> 5	Uo + 250	중성선 도체가 없는 계통에서 Uo는 선간전압
≤ 5	Uo + 1,200

 

      ㉢ 고압 및 특고압을 수전받는 수용가의 접지계통을 수전 전원의 다중접지된 중성선과 접속하면 (2)의 요건은 충족하는 것으로

           간주할 수 있다.

      ㉣ 고압 · 특고압 변전소에 인접한 저압전원

        ⊙ 고압 · 특고압 접지시스템의 영향이 미치는 지역의 저압계통은 특별한 주의가 필요하며 산업 및 상용시 설비에 있어서는

             공통접지시스템이 사용될 수 있으며, 기기가 너무 가까이 위치하여 접지시스템을 분리하는 것이 불가능하다.

  3) 통합접지

    ▣ 전기설비의 접지계통 · 건물축의 피뢰설비 · 전자통신설비 등의 접지극을 통합하여 접지하는 방식으로 통합접지는 모든 접지

         시스템을 통합하여 접지시스템을 구성하는 것을 말하며 설비간의 전위차를 해소하여 등전위를 형성하는 접지방식을 말한다.

 

    ① 통합접지의 시설

      ㉠ 건축물 내에서 접지시스템과 유사한 목적과 기능을 가진 등전위본딩시스템과 함께 구축되었을 때 완전한 목적을 달성 가능

           하기 때문에 철근 및 철골조 건축물에서 등전위본딩시스템과 연계하여 다양한 접지극을 건축물 구조체와 함께 접속하여

           준등전위면을 형성하는 접지시스템을 말한다.

      ㉡ 통합접지시스템을 적용할 수 있는 건물의 접지극은 구조체 접지전극이나 개별 접지극의 연접 등이므로 철근콘크리트구조

           (RC조), 철골 · 철근콘크리트조(SRC조), 철골조(S조) 등의 건축물에 적용한다.

      ㉢ 건물 내에 설치된 전기설비는 벽, 바닥, 천정의 철근으로 둘러싸이므로, 페러데이 케이지와 같은 등전위면의 내부에 있는 것

           으로 생각할 수 있으나, 설비의 형상이나 설치위치, 철근과의 전기적 접속상태 등에 따라 전위차가 발생할 수 있으므로 때에

           따라서는 사고 발생시 노출 도전성 부분의 대지전압이나 접촉전압이 50V 이하이고 등전위가 확보되는지 확인이 필요하다.

    ② 통합접시스템의 장점

      ㉠ 감전보호용, 피뢰설비용, 기능용의 접지기능을 모두 충족시킬 수 있는 합리적인 접지시스템

      ㉡ 건물의 구조체를 공통의 접지전극으로 이용할 수 있으므로 낮은 접지저항 값을 경제적으로 얻을 수 있는 방식

      ㉢ 건물의 철근 · 철골 등을 접지 관계의 도체로써 이용할 수 있으므로 경제적인 접지설계가 가능

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2. 계통 접지 방식

가. 계통접지의 구성 (KEC 203.1)

  ▣ 저압전로의 보호도체 및 중성선의 접속방식에 따라 접지계통은 TN계통, TT계통, IT계통으로 나뉜다.

      ◈ 계통접지에서 사용되는 문자의 정의

 

T	Terre (Earth)	접지
I	Isolated	절연 또는 대지와 고임피던스
N	Neutral	중립적, 중성의
S	Seperated	분리된
C	Combined	결합된

  1) 계통접지에서 사용되는 문자의 정의

    ① 제1문자 - 전원계통과 대지의 관계

        T : 한 점을 대지에 직접 접속

         I : 모든 충전부를 대지와 절연시키거나 높은 임피던스를 통하여 한 점을 대지에 직접 접지

    ② 제2문자 - 전기설비의 노출도전부(기기 외함 등)와 대지의 관계

        T : 노출도전부를 대지로 직접 접속 (전원계통의 접지와는 무관)

        N : 노출도전부를 전원계통의 접지점에 직접 접속

    ③ 그 다음 문자(문자가 있을 경우) - 중성선과 보호도체의 배치

        S : 중성선과 별도의 보호도체에 의해 제공되는 보호기능

        C : 중성선과 보호기능을 한 개의 도체로 겸용 (PEN 도체)

    ④ 각 계통에서 나타내는 그림의 기호

 

나. TN계톻 (KEC 203.2)

  ▣ TN 계통은 전원의 한점을 직접접지(계통접지)하고, 설비의 노출도전부(기기 외함 등)를 보호도체(PE)를 통해 그 점에 접속시키

       는 방식으로, 중성선과 보호도체의 관계에 따라 다음 3가지 방식으로 분류된다.

  1) TN - S 계통 : 계통 전체에서 중성선(N)과 보호도체 (PE)를 분리 ([그림 5-1] (KEC 203.2.1)

  2) TN - C 계통 : 계통 전체에서 한가닥 전선이 중성선(N)과 보호도체 (PE)를 겸용 ([그림 5-12 (KEC 203.2.1)

 

  3) TN-C-S 계통 (KEC 203.2.3)

    ▣ 계통의 일부에서 한 가닥의 전선이 중성선(N)과 보호도체(PE)를 겸용([그림 5-3]) TN 계통에서의 지락고장은 과전류차단기로

         보호한다. 고장이 발생하였을 때는 고장점 임피던스를 고려하지 않고, 지정시간내에 전원의 과전류차단기가 동작하도록 차단

         기의 특성 및 도체의 굵기를 선정할 필요가 있다.

다. TT 계통 (KEC 203.3)

  ▣ TT 계통은 전원의 한 점을 직접접지하고, 설비의 노출도전부는 전원의 접지극과 전기적으로 독립적인 접지극에 접속시키는

       방식으로 [그림 5-4]와 같다. 지락고장은 누전차단기로 보호한다.

 

라. IT 계통(KEC 203.4)

  ▣ 전원측은 충전부 전체를 대지로 부터 절연시키거나 임피던스를 통해 접지하고, 설비의 노출도전부는 기기접지시키는 방식으로

       [그림 5-5]와 같다. 1점 지락사고의 경우는 기기 외함 측의 접지 저항값을 작게 함으로써 보호될 수 있지만 2점 지락고장이 발생

      할 때의 대책을 고려할 필요가 있다.

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3. 접지시스템의 구성 (KEC 142)

  ▣ 접지시스템은 접지극, 접지도체, 보호도체로 구성하며, 접지극은 접지도체를 사용하며 주 접지단자(기존의 접지단자함)에 연결

       하여야 한다.

 

가. 주 접지단자 (KEC 142.3.7)

  ▣ 주 접지단자 (기존의 접지단자함)란 접지하는 것을 목적으로 보호도체의 접속에 사용되는 단자 또는 모선을 말한다.

  1) 접지시스템은 주 접지단자를 설치하고 다음의 도체들을 접속할 것

    ① 등전위본딩도체

    ② 접지도체

    ③ 보호도체

    ④ 기능성 접지도체

  2) 여러개의 접지단자가 있는 장소는 접지단자를 상호 접속할 것

  3) 주 접지단자에 접속하는 각 접지도체는 개별적으로 분리할 수 있어야 하며, 접지저항을 편리하게 측정할 수 있어야 한다.

    ① 보호도체 (PE : Protective Conductor)

       ⊙ 주 접지단자와 노출도전부(기기 외함 등)의 접지점을 연결하는 도체로 안전을 목적(감전보호)으로 설치된 도체이다. 즉,

            접지단자함에서 설비 측의 선로와 같이 배선되는 기존의 접지선이다. 선도체와 같은 성능의 전선을 사용하면 된다.

      ㉠ 일반배선의 보호(PE)도체 : 450/750 V 비닐절연전선으로 녹색 바탕에 노란줄

      ㉡ 내열배선(HFIX, CV케이블)의 보호(PE)도체 : HFIX로 녹색 바탕에 노란줄

    ② 접지도체

       ⊙ 계통, 설비 또는 기기의 1점과 접지극 간의 도전성 경로를 구성하는 도체이며 일반적으로 주 접지단자와 접지극을 연결하는

            접지선은 GV(F-CV)를 적용하면 된다.

    ③ 본딩 도체

       ⊙ 접지단자와 금속제 창문 등을 계통외도전부의 접지점을 연결하는 도체이다.

    ④ 접지도체 굵기 선정 (KEC 142.3.2)

나. 접지시스템 구성요소 (KEC 142.1.1)

 

다. 통합접지시스템(KEC 142.6)

  ▣ 건축물의 피뢰설비 · 전자통신설비 등의 접지극을 공용하는 통합접지시스템으로 하는 경우에는 다음과 같이 하여야 한다.

   1) 통합접지시스템은 공통접지의 예에 따른다.

   2) 낙뢰에 의한 과전압 등으로 부터 전기전자기기 등을 보호하기 위해 KEC 153.1 전자전자설비 보호용 피뢰시스템의 규정에

        따라 서지보호장치를 설치할 것

   3) 저압수전설비 및 변압기 저압측 주배전반에는 Ⅰ등급 또는 Ⅱ등급 서지보호장치(SPD)를 시설할 것.

   4) SPD 보호장치 (MCCB, RCD, 퓨즈 등 ) 시설기준 [RCD : Residual Current Device]

     ① 단락고장으로 상정되는 SPD에 흐르는 단락전류를 확실하게 차단할 수 있는 보호장치를 시설할 것

 

     ② Ⅰ등급 SPD용 보호장치의 정격은 대용량으로 시설할 것

     ③ SPD를 RCD 부하측에 설치 시 임펄스부동작형 누전차단기를 설치할 것

     ④ SPD 연결도체는 전선에서 SPD와 SPD에서 주접지단자까지 0.5m 이하로 할 것. 다만, SPD 연결도체 길이가 0.5m 를 넘으

          면 연결도체의 전압강하를 고려하여 전압보호레벨(Up)를 선정하고, 연결도체의 전압강하를 포함하는 실효보호레벨(Up/F)이

          기기에 요구되는 임펄스 내전압(Uw)을 초과해서는 안된다.

     ⑤ SPD 접속도체의 최소단면적 [KS C IEC 60364, KESCO SPD 검사지침]

SPD 등급	Class Ⅰ	Class Ⅱ	Class Ⅲ
접속도체 굵기 ㎟ (구리)	16	6	6

     ⑥ SPD를 누전차단기 부하측에 설치하는 경우 임펄스 부동작형 누전차단기를 설치할 것

  3) 구조체 통합접지 철근, 철골조 전기접촉 연속성 전기저항 측정

     ① KS C IEC 62305-3 구조물의 물리적 손상 및 인명 위험 적용

     ② 철근 콘크리트 구조물에서 강제 철골조 또는 철근에 전기적 접촉 전기저항 측정은 최상부와 지표레벨 사이의 4단자 배선으로

          저저항계측기로 측정을 하여 전기 저항값이 0.2Ω 이하가 되도록한다.

     ③ 정기검사는 연 1회 이상 측정 기록을 보존하여야 한다.

     ④ 전기저항 측정방법은 4단자 측정단자함을 설치하여 측정하여야 한다.

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4. 전기수용가 접지 (KEC 142.4)

가. 전기수용가 인입구 접지 (KEC 142.4.1)

  1) 수용장소 인입구 부근에서 다음의 것을 접지극으로 사용하여 변압기 중성점 접지를 한 저압전로의 종성선 또는 접지측 전선에

       추가로 접지공사를 할 수 있다.

  2) 접지도체는 공칭단면적 6㎟ 이상의 연동선 또는 이와 동등 이상의 세기 및 굵기의 쉽게 부식되지 않는 금속선으로서 고장 시

       흐르는 전류를 안전하게 통할 수 있는 것일 것

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나. 주택 등 저압수용장소 접지 (KEC 142.4.2)

  1) 저압 수용장소에서 계통접지가 TN-C-S 방식의 경우에 보호도체는 다음에 따라 시설할 것

    ① 보호도체의 최소단면적은 KEC 142.3.2의 1에 의한 값 이상으로 한다.

    ② 중성선 겸용 보호도체 (PEN)는 고정 전기설비에만 사용할 수 있고, 그 도체의 단면적이 구리는 10㎟ 이상, 알루미늄은 16㎟

         이상이어야 하며, 그 제품의 최고전압에 대하여 절연될 것

  2) 제1)에 따른 접지의 경우에는 감전보호용 등전위본딩을 하여야 한다. 다만, 이 조건을 충족시키지 못하는 경우에 중성선 겸용

       보호도체를 수용장소의 인입구 부근에 추가로 접지하여야 하며, 그 접지저항값은 접촉접압을 허용접촉전압 범위 내로 제한하는

       값 이하로 하여야 한다.

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