접지 시스템의 개념
접지 시스템이란, 통신장비 혹은 전기설비와 같은 시스템을 대지 즉 지구에
전기적으로 접속시키는 것을 말한다. 이러한 대지와 설비 간의 전기적 접속을 통해
사람 및 전기설비 혹은 전기기기의 안전을 확보하며, 또한 통신장비, 제어장비 그리고
전자 및 전기 설비의 안정적 운용을 확보할 수 있게 한다.
▶ 접지의 종류
▷ 계통 접지
고압과 저압의 혼촉으로 발생하는 저압 측 전로의 재해를 방지한다
접지 종별 접지 시스템, IEC 부합화에 따른 전압 계통의 TN, TT, IT 시스템
▷ 기기의 접지
전기기기의 철재의 외함, 철제 등에 인체가 접족 하였을 때
안체의 안전을 확보하기 위한 접지이다
▷ 피뢰 접지 시스템
뇌격전류의 지속시간은 짧지만 전류가 매우 크다
→ (주파수도 MHz에 이르는 고주파)
특성에 적합한 방법으로 접지를 해야 한다
직격뢰에 의한 건조물 등의 피해를 방지, 유도뢰로부터 시스템 보호
▷ 기능용 접지
설비의 기능을 유효하게 유지하기 위한 접지로 통신, 방송용 접지이다
접지의 구성
▶ 1. 접지극
접지극은 땅속으로 설치되며, 아주 중요한 역할을 하고
지락전류를 결정하는 기준이 되는 접지이다.
누전, 혼촉에 의한 재해방지와 보호계전기의 동작 및
대지전압의 억제 및 귀로용으로 이용 및 기기의 보호를 위해서 무조건 대지로
잘 흘러갈수 있도록 지추확대 또는 지중확대가 되어야 한다
접지극의 종류, 재질 및 크기는 의도하는 수명 기간 동안
충분한 부식에 견뎌야 하고, 충분한 기계적 강도를 갖는 것으로 선정함
부식에 대한 고려 요소
▷ 부지의 토향 pH, 표유 전류와 교류 및 직류의 누설 전류
토양의 저항률, 토양의 수분, 화학 오염
토양, 콘크리트에 설치되는 접지극은 부식 및 기계적 강도의 관점에서
일반적으로 사용되는 재질의 굵기를 사용한다
▷ 보호 코팅의 최소 두께가 수평 접지극이 수직 접지극보다
큰 경우는 매입된 동안의 기계적 스트레스가 더 크기 때문이다
접지극의 유효성은 접지극 자체의 형상과 그 땅의 상태에 달려있다
대지의 상태와 요구되는 접지저항 값에 알맞은 값 또는
그 이상의 대지 전극을 선정하여야 한다
접지 설비에서 다른 재질을 사용할 때는 전해부식을 고려해야 한다
▷ 콘크리트에 매입된 기초 접지극에 접속하는 외부 도체의 경우
융융 아연도금 강철로 만든 접속부는 토양에 매설해서는 안된다
▶ 2. 접지도체의 굵기
접지 도체의 단면적 [ 구리 6 [mm^2] 이상, 철 50 [mm^2] 이상 ]
토양에 매설된 나도체의 치수 및 특성에 따라야 하며
알루미늄 도체는 접지도체로 사용해서는 안된다
접지도체에 피뢰시스템이 접속되는 경우, 접지도체의 단면적은
[ 구리 16 [mm^2] 또는 철 [50mm^2] 이상 ]
▶ 3. 주 접지단자
보호 등전위 본딩이 사용되는 모든 설비에는
주 접지단자를 설치한다
보호본딩 도체, 접지 도체, 보호 도체, 기능성 접지 도체 에 접속한다
보호 도체
접지도체는 땅속에 매설된 접지극과 메인 접지단자를 연결해 주는 도체이고
보호도체는 접지단자에서 전기기기의 접지를 위해 연결되는 도체이다
▶ 최소 단면적
모든 보호 도체의 단면적은 KS C IEC 60364 에서 요구하는
전원의 차단 조건을 충족하여야 한다
보호 장치의 차단 시간 동안 예상 고장 전류로 인해 발생되는
기계적 및 열적 응력을 견딜 수 있어야 한다
보호 도체의 단면적은 계산식에 따라 계산하거나
조건표에 따라 선정할 수 있다
보호 도체 단면적의 최소값의 요건을 고려해야 한다
▶ 보호 도체의 구성
- 다심 케이블 도체
- 충전용 도체를 포함하는 절연도체 및 나도체
- 고정 배선한 나도체 또는 절연도체
- 금속제 피복, 케이블 차폐, 케이블 외함, 배선 묶음, 동심 도체, 금속
▶ 보호 도체로 사용할 수 없는 경우
다음 금속 부분은 보호 도체나 보호 접속 도체로서의
사용이 허용되지 않는다
- 금속 수도관
- 가스, 액체, 분말과 같은 가연성 물질이 있는 금속관
- 기계적 응력을 받는 구조적 부분
- 유연성 또는 휘기 쉬운 금속관
- 유연성 금속제 부품
- 지지용 케이블 트레이 및 케이블 레더
▶ 보호 도체의 보호 및 기능 도체의 겸용
보호 및 기능 접지 도체를 겸하여 사용할 경우
보호 도체에 대한 요건을 충족해야 한다
정보 기술 전원 공급을 위한 직류 귀한 도체 PEL 또는 PEM은
복합 기능적 접지와 보호 도체로서 사용해야 한다
보호 접지 도체는 정상 작동 상태에서 전류의 전도성
경로로 사용되지 않아야 한다
▶ 보호 본딩 도체
▷ 주 접지단자에 접속하기 위한 보호 본딩 도체
설비 안에 있는 가장 큰 보호 접지도체 단면적의 1/2 이상의
단면적을 가져야 하고, 다음의 단면적 이상이어야 한다
→ 구리 6 [mm^2] 이상, 알루미늄 16 [mm^2] 이상, 철 50 [mm^2] 이상
▷ 보조 본딩을 위한 보호 본딩 도체
보조 본딩은 두 개의 노출 도전성 부분을 접속하는 보호 본딩 도체이다
노출 도전성 부분에 접속된 더 작은 보호 도체의
도전성보다 큰 도전성을 가져야 한다
노출 도전성 부분을 외부 도전성 부분에 접속하는 보호 본딩 도체에
상응하는 보호 도체의 단면적의 1/2 이상의 도전성을 가져야 한다
단독 접지
단독접지란 접지를 필요로 하는 설비들 가각에 개별적으로 접지를
시공하여 접속하는 방식으로 각각의 장비나 설비에 개별적으로 시공한
접지를 독립접지 혹은 단독접지라 한다.
T : Terra (대지)
I : Insulation (절연)
N : Neutral ( 중성점 )
C : Combined ( 중성선과 보호도체를 동일 도체로 사용 )
S : separated ( 중성선과 보호도체를 별도의 도체로 사용 )
▶ TT 접지 계통
전원의 한 점을 직접 접지하고, 설비의 노출도전부는
전원의 접지 전극과 전기적으로 독립적인 접지극에 접속
배전계통에서 PE 도체를 추가 접지 가능
▶ IT 접지계통
충전부 전체를 대지로부터 절연시키거나, 한 점을 임피던스로 대지에 접속시킴
전기설비의 노출도전부를 단독 또는 일괄적으로 계통의 PE도체에 접속시킴
배전계통에서 추가접지가 가능, 계통은 충분히 높은 임피던스를 통해 접지 가능
▶ TN 접지계통
▷ TN-S 계통
계통 전체에 대해 별도의 중선성 또는 PE 도체 사용
배선계통에서 PE 도체 추가 접지 가능
▷ TN-C 계통
계통 전체에 대해 중성선과 보호도체의 기능을 동일도체로
겸용한 PEN 도체를 사용한다
▷ TN-C-S 계통
계통의 일부분에서 PEN 도체를 사용하거나, 중성선과
별도의 PE 도체를 사용하는 방식이 있다
→ 배전계통에서 PE 도체 추가 접지 가능