누전차단기 동작원리 및 설치 환경조건

□ 누전차단기

 

1. 개요

1) 누전 차단기는 교류 600V 이하 저압전로에 감전, 화재 및 기계기구 손상방지를 위하여 설치하는 것임.

 

 

2. 사용목적

1) 감전사고 방지

2) 누전화재 보호

3) 전기설비 및 전기기기 보호

4) 기타 다른 계통으로의 사고 파급방지

 

 

3. 누전차단기 동작원리

1) 누차는 누전검출부, 영상변류기, 차단장치 및 시험용 버튼으로 구성

2) 정상 시에는 유입 및 유출전류의 차이가 없어서 동작하지 않음(I1-I2=0)

3) 이상시에는 유입 및 유출전류가 지락전류만큼 달라져 검출기가 이 차이를 검출하여 차단기를 차단시킴(I1-I2=Ig)

 

4. 누전차단기의 종류

 

5. 누전차단기 설치 시 유의사항

1) 전원측과 부하측을 바르게 접속

2) 기계기구의 외함은 ELV 접속한 경우라도 반드시 접지

3) 공동 접지선 사용 시 각 기기마다 누전차단기 설치

4) 지락보호 전용 누전차단기는 반드시 과전류 차단장치(MCCB)와 조합 설치

5) 대전류용 배선 옆에 누전차단기 설치하지 말 것

6) 옥외에 사용하는 누전차단기는 방수함 내에 설치

7) 부하에 적정한 정격전류 및 차단용량 선정

8) 전원 인가 후에는 시험용 버튼을 이용하여 동작 확인

9) 경제성, 정전범위 등을 고려하여 간선 또는 분기회로에 설치할 것

 

 

6. 누전차단기 설치 장소 및 설치 제외 장소

1) 설치장소

가. 사람이 쉽게 접촉할 우려가 있는 장소에 60V를 초과하는 금속제 외함을 가지는 기계기구

나. 주택의 옥내에 시설하는 대지전압 150V 초과 300V 이하의 저압전로 인입구(인체 감전보호용 누전차단기)

다. 화약고 전기설비에 전기를 공급하는 전로에는 화약고 이외의 장소에 설치

라. 난방, 결빙 방지 발열선 전로

마. 수영장의 수중 조명용 절연 변압기 2차측 전로(30V 초과한 경우)

바. 특고압, 고압 전로의 변압기에서 결합되는 사용전압 400V 이상의 저압전로

사. 전기온상에 전기를 공급하는 경우

아. 건설 공사용으로 가설한 전로

자. 습기가 많은 장소에 시설하는 전로

차. 옥외에 시설하고 사람이 접촉하기 쉬운 장소

 

2) 설치 제외장소

가. 발,변전소나 이에 준하는 장소(항상 누설전류)

나. 건조한 장소

다. 이중 절연 구조의 전기기계기구

라. 절연변압기를 사용한 비접지전로

마. 기술상 절연이 불가능한 경우(전기욕조, 전기로, 전해조 등)

바. 정전시 공공 안전 확보에 지장을 초래하는 경우 : 비상용 조명장치, 비상용 승강기, 철도용 신호장치 등)

 

3) 누전차단기를 설치하는 목적에 따라 다음과 같이 분류한다.

가. 누전차단기를 설치해야 하는 곳

* 감전방지를 위해 설치해야 하는 곳

* 누전화재 방지를 위해 설치해야 하는 곳

* 전기설비의 보호를 위해 설치해야 하는 곳

나. 누차의 설치를 생략할 수 있는 경우

* 누전의 우려가 없는 장소

* 기능상 불필요한 경우

* 기타

다. 누차를 설치해야 하는 곳(다른 표현)

* 설치장소별

* 전압방식별

* 전기기기별

7. 누전차단기의 설치 환경조건

1) 누전차단기는 mA급의 미약한 전류를 검출하여 차단기를 동작시키는 정교한 구조로, 설치장소, 설치방법, 조건 등에 대해 세심한 주의를 기울어야 함.

 

가. 주위온도 -10 ~ +40도의 범위 내에 존재할 것

* 고온 또는 저온으로 인한 동작불량을 일으킬 우려가 있으므로 적당한 방지조치 필요

 

나. 표고 1000M 이하의 장소로 할 것

* 표고 상승시 기압, 공기밀도가 저하되므로 차단기 차단능력의 저하 및 온도상승에 따른 절연내력의 저하를 고려해야 함.

 

다. 비나 이슬에 젖지 않는 장소 및 방수 구조의 함에 설치

* 누전차단기의 구조는 옥내에 사용하도록 되어 있음. 옥외 사용시 방수구조의 함 안에 넣어서 사용할 것

 

라. 먼지, 습기가 적은 장소에 설치

* 누전차단기가 방진구조로 되어 있으나 완전한 방진조치가 어려우므로 내부 반도체, 배선의 열화를 방지하기 위해 먼지가 적은 장소에 설치할 것

 

마. 진동, 충격이 적은 장소에 설치

* 영상변류기의 구조상 아주 강한 충격은 그 성능을 크게 변화시켜 사용불능이 되므로 진동 또는 충격을 받지 않는 장소에 설치할 것

 

바. 전원 전압 변동이 적을 것. 정격전압의 85 ~ 110% 이내일 것

 

사. 배선의 절연상태를 양호하게 유지

 

아. 불꽃, 아크에 의한 폭발 위험이 없는 장소에 설치

 

자. 습도가 적은 장소에 설치할 것

* 누전차단기는 상대습도 45~80% 사이에서 사용해야 함.

 

 

8. 누전차단기 선정 시 주의사항

 

1) 누차는 전로의 전기방식에 적정한 차단기 극수를 사용해야 하며, 해당 전로의 전압, 전류 및 주파수 등에 적합하도록 사용해야 함.

가. 전로의 전기방식에 따른 차단기의 극수

 

2) 휴대용,이동용 전동기기에 접속되는 누차는 정격감도 전류가 30mA 이하의 것을 사용한다. 안전상 15mA 고감도 누차를 사용하는 것도 바람직함

3) 누차 동작시간은 0.1초 이하의 고속형을 사용하고 감전보호의 경우 0.03초 이내의 것을 사용한다.

4) 누차의 정격 부동작전류가 정격감도전류의 50% 이상이고 또한 이들의 차가 작은 것을 사용한다.

5) 누차의 절연저항이 5MΩ 이상 되어야 함.

6) 누전용 ELB와 배선용 차단기를 결합하여 사용하는 경우 차단기능이 서로 조화되도록 한다. 현재 누전용 MCCB는 생산되고 있지 않으며 지락, 과부하 및 단락 보호 겸용 누차를 생산중임.

7) 화재 방지용에는 중감도 1000mA 시연형을 사용함.

 

 

9. 누전차단기의 오동작 확인

 

1) 누차의 불량

가. 반도체 및 가동부분 배선 등의 열화에 의한 불량

나. 트립코일부나 개폐기구부의 마모에 의한 불량

다. ZCT 특성이 나쁘거나 자기 쉴드 효과가 좋지 않은 경우

  

2) 부적당한 감도전류

가. 누차의 감도전류가 회로의 상시 누설전류에 비해 예민한 경우(대지 정전용량에 의한 것)

나. 개폐서지나 시동 시의 과도적인 누설전류에 의해

다. 다수의 분기회로에 1대의 누전차단기로 지락 보호시

 

3) 서지에 의한 것

가. 유도에 의한 서지에 의해 높은 전압이 가해지면 전기회로의 오동작 및 전자부품 파손 발생

 

4) 순환전류에 의한 것

가. 그림과 같이 병렬회로로 사용할 경우 좌,우 분기

각 상분 전류가 반드시 동일하게 될 수 없으므로

그 차이만큼의 전류는 병렬회로를 순환하게 되어

누전차단기가 지락전류로 인식

 

5) 유도에 의한 것

가. 주변 대전류 모선의 자장에 의하여 유도전류가 발생하여

오동작 발생

 

6) 회로 오결선 및 접지시설 부적정에 의한 것

가. 회로 오결선

* 누차 전원측과 부하측을 역접속한 경우

* 접지선이 누차의 영상변류기를 관통한 경우

* 전로의 전기방식과 다른 극수의 누차를 설치한 경우

나. 접지시설의 부적정

* 누차를 설치하고 기계기구 등을 접지하지 않은 경우 지락전류가 순환되지 아니하여 동작하지 않을 수 있음.

* 공통의 접지선에 누차와 배선용차단기(MCCB)를 병행하여 설치한 경우

 

7) 분기회로 지락 시 건전회로의 동작

가. 사고회로에 인접한 건전회로에 대지정전용량을 경유해서 지락전류가 흐를 수 있음.

 

8) 진동, 충격, 고온 등 주위환경의 부적정

 

9) 캐리어폰 장치에 의한 것

가. 전력선을 이용하여 통화 가능한 캐리어폰이 설치되어 있는 전로에 누차를 취부하여 오동작 발생

 

10) 인버터 및 반도체 응용기기 사용 증가로 인한 고조파 전류 등에 의한 것

 

 

10. 누전차단기의 동작 확인(누전차단기의 점검)

1) 아래의 경우 시험용버튼을 눌러 누차가 확실히 동작함을 확인해야 함.

가. 전동기의 사용을 개시하려고 하는 경우

나. 누차 동작 후 재투입할 경우

다. 차단기가 접속되어 있는 전로에 단락사고가 발생한 경우

라. 전로에 누차를 설치한 경우

마. ELB의 고장으로 인해 테스트 버튼을 눌러도 동작하지 않는 경우 계속하여 테스트 버튼을 반복해서 누르면 테스트버튼용 저항이 소손되어 2차 사고가 유발될 수 있음.

 

 

11. 누전차단기의 정기검사와 측정

 

1) 누차는 정기적으로 전기취급자에 의해 검사를 실시하여야 하며, 그 시기는 차단기의 사용빈도, 설치장소, 사용조건 등을 고려하여 결정한다.

 

2) 정기검사

가. 누차와 보호대상기기의 정격이 적합할 것

나. 단자의 접속상태가 견고할 것

다. 전기기기의 외함 등이 접지되어 있을 것

라. 누차 케이스의 파손상태 및 개폐기능의 이상 여부

마. 통전 중 누차에서 이상음의 발생 등 이상징후의 여부

바. 누차의 정격감도전류, 동작시간, 절연저항 등을 측정

사. 절연저항의 측정

* 누차 각 단자와 대지간의 저항을 500V 메거로 측정하여 5MΩ 이상 유지하는 것이 좋다.

* 누차 기기 자체의 절연저항 측정 시에는 부하의 전선, 케이블 등을 분리한 후 측정한다.

 

3) 수시점검

가. 정기점검 외에 누차의 동작 시, 기기사용 전,후, 교체 후, 급격한 환경의 변동 시에는 수시로 점검하여야 함.