전력 시스템 운용 시 계통의 저압측에는 다양하고 많은 부하가 연결되며, 이들을 정상적인 운전이 되도록 관리하는 일은 매우 어려우면서 많은 기술과 학습을 필요로 한다. 전기기기의 정상적인 동작을 위해서는 정격전압, 정격전류, 정격주파수를 가진 양질의 전원이 공급돼야 한다. 이러한 양질의 전원을 공급하기 위해서는 양질의 전원 공급로가 구성돼야 한다. 전원이 공급되는 경로의 절연이 저하되거나 지락사고가 발생하면 누설전류가 흐르게 되고 이러한 현상을 누전이라고 한다. 누설되는 전류량을 관리하지 못하고 적절한 시기에 수리하지 못하면 누전으로 인한 화재, 감전사고 등이 언제든지 발생할 수 있다. 평상시에 정상적이라고 판단되는 선로일 지라도 반드시 누설전류량을 주기적으로 검사하여 트렌드(Trend) 관리 및 이상발생을 조기에 발견하여 수리하는 것은 대단히 중요한 일이다. 최근 설비 운영 담당자에게는 경제 불황으로 인해 전공과 관련된 업무 이외에도 많은 업무가 주어져 과도한 업무 처리로 전기회로의 누전 발생에 대해 소홀히 대응하는 경우가 있다. 하지만 이것은 대단히 위험한 발상이다. 전기회로의 누전 발생 대처는 전기안전관리자로서 사고를 예방할 수 있는 가장 중요한 업무이므로 적극적으로 대응하여 문제를 해결하려는 자세가 필요하다. 여기서는 누전 검출 방법에 대한 현장적용 방법을 실제적으로 접근하여 전기설비의 유지 관리 업무에 도움이 되도록 했다.
CLAMP METER를 이용한 전류 측정
1. 단상회로의 측정
측정값은 클램프로 N상 한 선만 측정했을 때와 똑같은 값이 측정돼야 한다. 이유는 회로 내로 유입된 전류의 크기와 유출되는 전류의 크기는 항상 같을 수밖에 없기 때문이다.
⑦ CLAMP로 R, S, T, N 네 선을 동시 측정시 0A가 측정돼야 한다. 이유는 회로 내로 유입된 전류의 크기와 유출되는 전류의 크기는 항상 같으며, 클램프는 이 전류의 합을 측정하기 때문이다.
누전경보기의 누전 검출 원리도 위와 똑같으며 배전반에서도 아래 식과 같으며,
ZCT를 통해 들어온 전류와 나간 전류의 합이 0이므로 ZCT는 출력을 내지 않는다.
일부 전기 담당자들은 각 상의 전류가 불평형을 이루면 누전경보기가 동작하는 것으로 오해하는 경우도 있다. 그러나 불평형 부하와 ZCT 동작은 아무런 관련이 없으며, 아무리 커다란 불평형 전류가 발생해도(과도상태나 외부 영향 제외) 영상변류기는 출력을 내지 않는다.
CLAMP METER를 이용한 누전전류 측정
CLAMP METER를 이용한 누전점 추적
1. 변압기 2종 접지선의 누전전류 측정
제일 먼저 변압기 2종 접지선의 전류를 측정하면 그 계통 전체의 지락 유무를 한 번에 알 수 있다. 이때 측정 시 주의할 점은 다음과 같다.
① 고압측에 접근하지 않도록 주의한다. ② 저압측 BUS에 접촉하지 않도록 주의한다. ③ 측정점은 변압기 중성점에서 인출된 접지선이 중간에 분기하거나 접속된 부분이 없어야 한다. 만약 분기하거나 접속된 지점이 있다면 그 지점의 위쪽에서 측정해야 한다. ④ 대전류가 주위에 흐를 경우 측정기 오차가 발생할 수 있다. 이러한 경우 측정점을 이동해 보면 오차가 감소하는 영역을알수있다. ⑤ 법적인 누설전류 기준은 변압기 정격전류의 1/2000[A]이며, 필자의 경험상 0.5A를 초과하면 거의 누전으로 판단해도 지장이 없을 것이다. ⑥ 활선상태의 점검 특성상 전원 투입이 되지 않은 부하는 이상 유무를 알 수 없으므로 누전경보기가 자동리셋이 되지 않도록 관리하는 것도 중요하다. ⑦ 변압기 중성점에서의 측정전류와 배전반에서의 측정 전류의 크기가 다르게 측정될 수 있으며, 이는 각 FEEDER의 누전전류가 변압기 중성점에서는 벡터 합으로 나타나기 때문이다. 예를 들어 각 상에 똑같은 크기로 1A씩 누전된다면 변압기 중성점에서는 누전전류가 측정되지 않을 수 있다.
2. 배전반 누전 경보기(ELD) 확인 ① 누전경보기 LAMP 점등 확인
② LAMP 점등이 없는 경우 동작시험 실시<그림 2>에 표시된 누전경보기의 회로시험 또는 동작시험버튼을 눌러서 정상동작 확인 후 복귀시킨다. 누전이 발생하게 되면 해당 피더(Feeder) 누전경보기의 램프 점등 및 버저(Buzzer)가 동작하게 된다. 가끔 관리의 불편함으로 인해 버저를 OFF 상태로 운용하는 사업장도 있으나 이것은 대단히 잘못된 것이다. 누전경보기는 변압기 2차측 전체 시스템의 지락 여부를 가장 확실하고 정확하게 알려주는 감시자임을 명심하고, 누전경보기의 정보를 신속하게 파악해 이에 대해 즉시 대응해야 한다. 일반적으로 누전경보기의 오동작은 매우 드물며, 특수한 설비의 가동 즉 누설전류가 발생할 수밖에 없는 필터 보유설비 등은 평상시에 누설전류 크기 관리가 필요하다.
③ 누전경보기의 누설전류 정정치 확인
누전경보기의 감도전류 정정은 일반적으로 200, 500, 1000㎃의 3단계가 있으며, 특별한 문제가 없다면 200㎃에 정정한다.
3. 배전반 누전전류 측정
측정 시 반드시 하나의 회로를 구성하는 전선 전체를 동시에 클램핑(Clamping)해야 한다. 만약 NO.1 피더 부하측 어딘가에서 2A의 지락전류가 흐르고 있다면 측정기에 측정될 것이다. 여기서는 NO.1 피더가 분전함 LP1의 전원이라 가정하고 계속 추적해 보기로 한다. 일반적으로 배전반의 전선은 굵기 때문에 클램프(CLAMP)의 내경이 크거나 구부리기 쉬운 재질의 클램프가 필요하다. 이러한 장비는 반드시 전기실에 비치되어 있어야 한다. 이러한 장비가 없는 경우에는 영상변류기의 출력전압으로 확인할 수 있다. 일반적으로 사용되는 영상변류기 정격은 200㎃/100㎷이므로 영상변류기 2차측 출력전압을 측정하면 다소의 오차는 있지만 지락전류의 크기를 대략 확인할 수 있다(만약 2A 누전이라면 100㎷×10=1V).
4. 분전반 누전전류 측정 분전반 LP1의 메인에서 누전전류를 측정한다. 분전반 LP1의 피더 중 누전되는 피더가 존재한다면 2A가 측정될 것이다. <그림 7>과 같이 분전함 전체 FEEDER를 천천히 측정하다 보면 누전되는 회로를 찾아낼 수 있을 것이다.
마무리
지금까지 활선상태에서 저압회로의 누전지점을 찾는 방법에 대해 알아보았다. 누전지점을 확인하는데는 경험과 장비 그리고 노력이 필요하며, 최근 경기침체로 전기설비 담당자의 업무가 계속해서 증가되어 이러한 문제에 대한 대응이 느리거나 무시하는 경우가 있다. 그러나 전기설비 담당자로서 제일 먼저 해야 할 일은 전기설비의 이상에 대한 처리이며 예방 작업임을 명심해야 한다. 간혹 접지선에 흐르는 유도순환전류를 누전전류로 알고 불안해하는 경우가 있는데, 누전전류와 유도전류를 구분할 줄 아는 경험과 지식을 쌓아 자기 것으로 만들어야 하는 일 또한 중요하다.
제1조(목적) 이 기준은 경보설비인 누전경보기의 설치유지 및 안전관리에 필요한 사항을 규정함을 목적으로 한다.
제2조(적용범위) 소방시설 설치유지 및 안전관리에 관한 법률(이하“법”이라 한다) 제9조 제1항 및 동법률시행령(이하“영”이라 한다) 별표 4경보설비의 소방시설 적용기준란 제3호의 규정에 따른 누전경보기는 이 기준에서 정하는 규정에 따라 설비를 설치하고 유지 · 관리하여야 한다.
제3조(정의) 이 기준에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. 1. ‘누전경보기’라 함은 내화구조가 아닌 건축물로서 벽, 바닥 또는 천장의 전부나 일부를 불연재료 또는 준불연재료가 아닌 재료에 철망을 넣어 만든 건물의 전기설비로부터 누설전류를 탐지하여 경보를 발하며 변류기와 수 신부로 구성된 것을 말한다. 2. ‘수신부’라함은변류기로부터검출된신호를 수신하여 누전의 발생을 당해 소방대상물의 관계인에게 경보하여 주는것(차단기구 를 갖는 것을 포함한다)을 말한다. 3. ‘변류기’라 함은 경계전로의 누설전류를 자동적으로 검출하여 이를 누전경보기의 수신부에 송신하는 것을 말한다.
제4조(설치방법 등) 누전경보기는 다음 각호의 방법에 따라 설치하여야 한다. 1. 경계전로의 정격전류가 60A를 초과하는 전로에 있어서는 1급누전경보기를, 60A 이하의 전로에 있어서는 1급 또는 2급 누전경보기를 설치할 것. 다만, 정격전류가 60A를 초과하는 경계전로가 분기되어 각 분기회로의 정격전류가 60A 이하로 되는 경우 당해 분 기회로마다 2급 누전경보기를 설치한 때에는 당해 경계전로에 1급 누전경보기를 설치한 것으로 본다. 2. 변류기는 소방대상물의 형태, 인입선의 시설방법 등에 따라 옥외 인입선의 제1지점의 부하측 또는 제2종 접지선측의 점검이 쉬운 위치에 설치할 것. 다만, 인입선의 형태 또는 소방대상물의 구조상 부득이한 경우에 있어서는 인입구에 근접한 옥내에 설치할 수 있다. 3. 변류기를 옥외의 전로에 설치하는 경우에는 옥외형의 것을 설치할 것.
제5조(수신부) 1. 누전경보기의 수신부는 옥내의 점검에 편리한 장소에 설치하되, 가연성의 증기 · 먼지 등이 체류할 우려가 있는 장소의 전기회로에는 당해 부분의 전기회로를 차단할 수 있는 차단기구를 가진 수신부를 설치하여야 한다. 이 경우 차단기구의 부분은 당해 장소외의 안전한 장소에 설치하여야 한다. 2. 누전경보기의 수신부는 다음 각호의 장소외의 장소에 설치하여야 한다. 다만, 당해 누전경보기에 대하여 방폭 · 방식 · 방습 · 방온 · 방진 및 정전기 차폐 등의 방호조치를 한 것에 있어서는 그러하지 아니하다. ① 가연성의 증기 · 먼지 · 가스 등이나 부식성의 증기 · 가스 등이 다량으로 체류하는 장소 ② 화약류를 제조하거나 저장 또는 취급하는 장소 ③ 습도가 높은 장소 ④ 온도의 변화가 급격한 장소 ⑤ 대전류회로 · 고주파 발생회로 등에 따른 영향을 받을 우려가 있는 장소 3. 음향장치는 수위실 등 상시 사람이 근무하는 장소에 설치하여야 하며, 그 음량 및 음색은 다른 기기의 소음 등과 명확히 구별할 수 있는 것으로 하여야 한다.
제6조(전원) 누전경보기의 전원은 전기사업법 제67조의 규정에 따른 기술기준에서 정한 것외에 다음 각호의 기준에 따라야 한다. 1. 전원은 분전반으로부터 전용회로로 하고, 각 극에 개폐기 및 15A 이하의 과전류차단기(배선용 차단기에 있어서는 20A 이하의 것으로 각극을 개폐할 수 있는 것)를 설치 할 것. 2. 전원을 분기할 때에는 다른 차단기에 따라 전원이 차단되지 아니하도록 할 것. 3. 전원의 개폐기에는 누전경보기용임을 표시한 표지를 할 것. 제7조(설치 · 유지기준의 특례) 소방본부장 또는 소방서장은 기존건축물이 증축 · 개축 · 대수선되거나 용도 변경되는 경우에 있어서 이 기준이 정하는 기준에 따라 당해 건축물에 설치하여야 할 누전경보기의 배관 · 배선 등의 공사가 현저하게 곤란하다고 인정되는 경우에는 당해 설비의 기능 및 사용에 지장이 없는 범위 안에서 누전경보기의 설치 · 유지기준의 일부를 적용하지 아니할수있다.
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