글쓴이: Jack Smith
지난 칼럼에서 약속했듯이 이 "Solid Ground" 칼럼에서는 변압기와 접지를 다룹니다. 몇 가지 정의부터 시작하겠습니다. "배전용" 변압기의 "공식적인" 정의에 대해서는 의견이 분분합니다. 그러나 미국 연방관보(Vol. 71, No. 81, 24,995 페이지, 2006년 4월 27일 발행)는 배전용 변압기를 다음 기준을 모두 충족하는 것으로 정의합니다.
- 입력 전압이 34.5kV 이하
- 출력 전압이 600V 이하
- 60Hz의 주파수에서 작동하는 것으로 평가
- 액침 변압기의 경우 10~2,500kVA, 건식 변압기의 경우 15~2,500kVA의 용량임
이 정의에서는 특히 자동변압기(autotransformers)뿐만 아니라 드라이브(절연), 접지, 기계 공구(제어) 및 비환기형(건식) 변압기를 제외합니다.
모호하지만 이 정의는 배전용 변압기가 일반적으로 변전소 또는 전력 회사 측에서 보통 발견되는 전력 회사 소유 장치임을 암시하는 것 같습니다. 우리들 중 많은 이들이 이것을 전력 변압기라고 부르던 것을 기억합니다. 분명히 현재 널리 받아들여지는 용도는 배전용 변압기가 전력 회사 고객에게 서비스를 제공하는 반면, 전력 변압기는 지역에 서비스를 제공한다는 것입니다.
인입구
NEC(National Electric Code) 100조에 따르면 인입구는 전력이 시설에 들어가는 단일 지점입니다. 서비스 장비에는 일반적으로 회로 차단기, 스위치, 퓨즈 및 해당 액세서리가 포함되며 서비스 도체의 부하 끝에 연결됩니다. 서비스 장비는 주 제어 및 전기 공급 차단 장비이지만 계량 장비는 포함하지 않습니다.
NEC에 따르면 서비스 도체는 전력 회사 서비스 지점에서 시작하여 서비스 장비의 라인 측에서 종료됩니다. 발전기, UPS 시스템 또는 광발전(PV) 시스템의 도체, 고객 소유 변압기의 2차 도체 및 외딴 구조물에 서비스를 제공하는 도체와 같은 서비스 장비의 부하 측 도체 및 장비는 피더 도체로 간주됩니다.
NEC에 따르면, 별도 전원 시스템은 "전력이 서비스 이외의 전기 에너지 공급원 또는 장비에서 파생되는 구내 배선 시스템입니다. 이러한 시스템에는 다른 시스템에서 비롯된 도체를 공급하기 위해 견고하게 연결된 접지 회로 도체를 포함하여 직접적인 전기 연결이 없습니다."라고 합니다. 별도 전원 시스템의 예에는 공급 또는 1차 측이 자기 결합에 의한 경우를 제외하고 2차 측과 분리된 변압기가 포함되며, 접지된 도체(중성점)가 전환 스위치에 튼튼하게 연결되지 않은 발전기(독립형 또는 대체 전원), 출력이 상호 연결되지 않은 배터리/인버터 시스템, 오프 그리드 PV 시스템이 포함됩니다.
접지 및 접속
접지는 무언가를 땅에 연결하는 것을 의미합니다. 접속은 물체를 연결하는 것을 의미합니다. 별도 전원 시스템은 소스에서 접지해야 합니다. 전류가 흐르지 않는 모든 금속 부품과 장비는 별도 전원 시스템의 접지 지점에 접속해야 합니다. 금속 장비의 접속은 유효 접지 결함 전류 경로를 제공하여 전기 시스템이 감전 및 화재의 가능성으로부터 안전하도록 합니다. 별도 전원 시스템의 적절한 접지는 위상 대 접지 전압을 안정화합니다. NEC 250조는 일반적으로 그리고 250-26조는 구체적으로 별도 전원 시스템의 접지 요건을 다룹니다.
적절한 변압기 접지가 중요합니다. 일반적으로 모든 냉수 파이프에 접속해야 하는 건물 철골에 접지 연결을 하면 접지 기준이 설정됩니다. 시간이 지나면서 풀릴 수 있는 클램프가 아닌 발열 용접으로 적절한 접속 연결을 만드십시오. 접지 전극 도체의 고주파 임피던스는 최대한 낮아야 합니다. 더 높은 주파수에서 유도성 리액턴스가 적기 때문에 넓고 평평한 도체가 원형 도체보다 선호됩니다. 변압기의 중성점-접지(N-G) 접속과 접지 전극 사이의 거리는 가능한 한 짧아야 합니다.
중성점과 접지는 변압기 중성점 버스에 연결해야 합니다. 접지 전류에서 정상 복귀 전류를 분리하기 위해 주 패널에서 N-G 접속을 만드는 것은 권장되지 않습니다. 변압기 중성점 버스는 중성점과 접지가 연결되어야 하는 시스템의 유일한 지점입니다.
문제 해결
과도한 접지 전류 및 접지 루프는 장비 오작동, 부정확한 계기 판독 및 안전 문제를 유발할 수 있습니다. 과도한 접지 전류의 두 가지 소스는 불법 N-G 접속(서브패널, 소켓 또는 장비에 나타날 수 있음) 및 "격리된" 접지봉입니다. 서브패널 N-G 접속은 접지 도체를 통해 정상 복귀 전류(normal return current)가 복귀하도록 하여 병렬 전류 경로를 생성합니다. 이로 인해 중성점이 오픈될 경우 장비 안전 접지가 유일한 복귀 경로가 되는 상황을 초래합니다. 복귀 경로가 높은 임피던스인 경우 위험한 전압이 발생할 수 있습니다.
별도의 "격리된" 접지봉은 서로 다른 전위에서 두 개의 접지 기준을 생성하는 것으로 악명이 높습니다. 이 상황으로 인해 접지 루프 전류가 순환하여 이 전위차를 균등화하려고 시도합니다. 이러한 상황은 잠재적인 안전 위험 및 장비 위험뿐만 아니라 간헐적인 시스템 및 장비 문제를 일으킬 수 있습니다.
변압기 접지 검사는 유지보수 루틴의 일부여야 합니다. 다음은 변압기 접지 검사를 위한 몇 가지 제안 사항입니다.
- 고품질 접지 임피던스 테스터를 사용하여 N-G 접속의 무결성을 점검하십시오. 고임피던스 N-G 접속은 전압 변동을 유발할 수 있습니다.
- 고품질 접지 임피던스 테스터를 사용하여 접지 도체의 무결성과 건물 철골에 대한 연결부를 점검하십시오. 고장 전류는 이러한 연결부를 통해 소스로 복귀하며, 해당 임피던스는 최대한 낮아야 합니다.
- 고품질 클램프 미터를 사용하여 접지 도체의 접지 전류를 측정하십시오. 1A를 초과하는 것은 의심해야 합니다.
접지는 시설의 안전하고 안정적인 작동을 위한 기본 요소입니다. 그러나 적절한 접지 개념과 NEC 요구 사항을 이해하는 것은 어려울 수 있습니다. 의심스러우면 추측하지 마십시오. 지원을 받으려면 관할 지역 당국에 문의하십시오.
피드백
언제든지 jacksmith.writes@gmail.com으로 연락하여 의견과 제안을 보내주십시오. 답을 모르겠으면 찾아낼 것입니다.
다음 "Solid Ground"를 기다려 주십시오.