접지 누출 회로 차단기

Earth-leakage circuit breaker
ELCB Panasonic 30A type 2P2E.jpg

ELCB(Earth-leakage circuit breaker, ELCB)는 충격 방지를 위해 접지 임피던스가 높은 전기 설비에 사용되는 안전장치다. 전기장비의 금속 인클로저에서 작은 부유 전압을 감지하고, 위험한 전압이 감지되면 회로를 차단한다. 일단 널리 사용되면, 보다 최근의 설비는 대신에 누출 전류를 직접 감지하는 잔류 전류 장치(RCD, RCCB 또는 GFCI)를 사용한다.

목적

지구누출방지장치의 주요 목적은 감전으로 인한 사람과 동물의 부상을 방지하기 위함이다.

역사

이는 기기, 회로 및 조작자를 보호하는 동시에 접지 누출을 방지하는 데 사용되는 장치의 범주다. 초기 ELCB는 전압 작동 장치(VO-ELCB)로, 설치 금속 공작물과 외부 전극 사이의 전압 상승을 감지했다. 이것들은 현재 전류 감지 장치(RCD/RCCB)로 대체되었다. 현대 문헌에서는 전압 감지 장치를 ELCB 또는 VOELCB라고 하고 전류 감지 장치를 RCCB 또는 RCD라고 한다.

전압 감지 ELCB는 약 60년 전에 처음 도입되었다. 전류 감지 ELCB는 약 40년 전에 처음 도입되었다. 여러 해 동안 전압 작동 ELCB와 차류 작동 ELCB를 모두 ELCB라고 불렀는데, 이는 기억하기 더 쉬운 이름이었기 때문이다. 그러나 두 개의 서로 다른 기기에 대한 공통 명칭의 사용은 전기 산업에 상당한 혼란을 야기시켰다.

설비에 잘못된 형식을 사용한 경우, 주어진 보호 수준은 의도한 것보다 상당히 낮을 수 있으며, 특히 전압 작동 형식은 회로 접지에 연결된 금속 공작물에 대한 결함 또는 충격으로부터만 보호할 수 있으며, VOELCB에 연결되며, 활선 와이어를 떠나 접지까지 흐르는 전류를 감지할 수 없다.지구상에 서 있는 사람을 경유하는 것과 같은 다른 길

이러한 혼동을 제거하기 위해 IEC는 차동 전류 작동 ELCB에 잔류 전류 장치(RCD)라는 용어를 적용하기로 결정했다. 잔류 전류는 회로의 아웃바운드 전류와 리턴 전류를 비교할 때 잔류물을 의미한다. 단상 회로에서 이것은 단순히 활선 또는 위상 전류에서 중성 전류를 뺀 것이다. 3상 회로에서는 모든 전류 전달 도체를 감지해야 한다.

작전

ELCB는 건물의 수신 주 전원을 개폐 접점을 통해 연결하여 ELCB가 접지 누출을 감지할 때 전원을 차단하는 특수 유형의 래칭 릴레이다.

ELCB는 보호되는 설치 내에서 활선에서 접지(접지) 와이어로 가는 결함 전류를 감지한다. ELCB의 감지 코일에 충분한 전압이 나타나면 전원을 끄고 수동으로 재설정할 때까지 꺼진 상태를 유지한다. 전압 감지 ELCB는 활선에서 다른 접지 본체에 이르는 고장 전류를 감지하지 않는다.

종류들

접지 유출 회로 차단기에는 두 가지 유형이 있다.

  • 전압 작동(이 기사에서는 ELCB라고 함) 및,
  • 현재 작동 중(이 기사에서는 RCCB로 표시됨).

전압 작동(ELCB)

전압 ELCB는 그 이후로 널리 사용되었고, 많은 것들이 아직 가동 중이지만 더 이상 신축 공사에는 설치되지 않고 있다. 전압 작동 ELCB는 보호되는 상호 연결된 금속 공작물(장비 프레임, 도관, 인클로저)과 멀리 격리된 접지 기준 전극 사이의 전위 증가를 감지한다. 이들은 약 50V의 감지된 전위로 작동하여 주 차단기를 열고 보호 시설로부터 공급을 차단한다.[1]

전압 작동 ELCB에는 원격 기준 접지 연결에 연결하기 위한 두 번째 단자가 있다.

ELCB를 사용할 때 접지 회로가 수정되며, ELCB와의 연결은 두 개의 접지 단자에 연결하여 ELCB를 통과한다. 한 단자는 설치 접지 CPC(회로 보호 도체, 일명 접지선)로 가고 다른 단자는 접지 로드(또는 때로는 다른 유형의 접지 연결)로 간다.

단점들

전류 감지 시스템과 비교하여 전압 감지 시스템에는 다음과 같은 몇 가지 단점이 있다.

  • 로드 섹션의 고장 또는 접지 섹션의 와이어 파손은 ELCB의 작동을 비활성화한다.
  • 부하에서 ELCB로 가는 추가 세 번째 와이어 요구 사항.
  • 별도의 기기는 개별적으로 접지할 수 없다.
  • 보호되는 시스템의 지구에 대한 추가 연결은 검출기를 비활성화할 수 있다.
  • ELCB는 장비 결함을 감지하고 사람이 ELCB의 전원이 공급되는 부분을 실수로 만지는지 감지할 수 없다.

전류 감지 장치(RCD/RCCB)

RCD/RCCB는 일반적으로 사용되는 ELCB 유형이다. RCCB는 일반적으로 다수의 1차 권선과 1개의 2차 권선이 있는 전류 변압기로 구성된다. 중립 및 라인(또는 다중 위상 시스템의 라인) 와이어는 1차 권선 역할을 한다. 전선 감긴 코일은 2차 권선이다. 2차 권선을 통과하는 전류는 균형 상태에서 0이다. 평형상태에서는 위상 와이어를 통한 전류로 인한 유속이 중립 와이어를 통한 전류에 의해 중화되는데, 이는 위상에서 흐르는 전류가 중립으로 되돌아오기 때문이다. 고장이 발생하면 작은 전류도 지상으로 흐르게 된다. 이것은 선과 중성 전류 사이의 불균형을 만들어 불균형한 자기장을 만든다. 이는 감지 회로에 연결된 2차 권선을 통해 전류를 유도한다. 이것은 누출을 감지하고 트립 시스템으로 신호를 보낼 것이다.

전압 감지 장점

전압 감지 ELCB는 전류 감지 RCD에 비해 몇 가지 장점이 있다. 1) 고장 조건에 덜 민감하므로 불필요한 트립이 적다. (실제 성능은 ELCB의 설치 세부 사항과 차별 강화 필터링에 따라 달라지므로 항상 그렇게 한다는 의미는 아니다. 따라서 케이블 회로 보호 도체에서 케이블 아머를 전기적으로 분리하여 ELCB를 배치하여 케이블 손상만 방지하고 다운라인 설비의 고장에 트립하지 않도록 할 수 있다. 2) 전압 감지 ELCB는 또한 RCD/RCCB 간 변압기가 감지할 수 없는 DC 전류 고장에 걸려 넘어지며, 주 주파수를 크게 초과하는 주파수에서도 유사한 문제가 발생한다. 이는 예를 들어 구동 전자 장치와 모터 사이의 가변 속도 드라이브의 접지 결함으로 이어질 수 있다.

전압 감지 단점

전압 감지 ELCB에는 다음과 같은 단점이 있다.

  • 이들은 CPC를 통해 접지 로드전류를 전달하지 않는 결함을 감지하지 못한다.
  • 접지 시스템은 대개 파이프 구조에 결합되기 때문에 단일 건물 시스템을 독립적 고장 보호 기능으로 쉽게 여러 섹션으로 분할할 수 없다.
  • 금속 파이프, TN-S 접지 또는 TN-C-S 결합 중립 및 접지와 같은 접지 시스템에 연결된 어떤 것으로부터 외부 전압에 의해 트립될 수 있다.
  • RCD와 마찬가지로 일부 온수기, 세탁기, 조리기와 같은 전기적 누출이 ELCB를 트립시킬 수 있다.
  • ELCB는 접지 시스템에 추가 저항과 추가 고장 지점을 도입한다.

접지 바이패스

ELCB 보호 설비가 ELCB 감지 코일을 통과하지 않는 두 번째 의도하지 않은 지구와의 연결을 갖는 것은 드문 일이 아니다. 이는 지면과 접촉하는 금속 파이프 구조, 금속 구조 골격, 토양과 접촉하는 옥외 가전제품 등을 통해 발생할 수 있다.

이 경우 고장 전류가 ELCB에 의해 감지되지 않고 지구로 전달될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 아마도 반직관적으로 ELCB의 운영은 타협되지 않는다. ELCB의 목적은 고장 조건 중에 접지된 금속 공작물이 위험한 전압으로 상승하는 것을 방지하기 위한 것이며, ELCB는 이 작업을 계속 수행하며, ELCB는 여전히 동일한 CPC 전압 레벨에서 전력을 차단할 것이다. (이 전압에 도달하기 위해 더 높은 고장 전류가 필요하다는 차이점)

성가신 여행

접지선의 전압과 전류는 보통 전원선의 결함 전류인 반면, 이는 항상 그렇지 않기 때문에 ELCB가 트립을 방해할 수 있는 상황이 있다.

설비에 지구와 두 개의 연결부가 있는 경우, 근처의 고전류 번개 타격은 토양의 전압 경사를 유발하여 ELCB 감지 코일에 트립을 일으킬 수 있는 충분한 전압을 제공한다.

설비의 접지봉을 인접 건물의 접지봉에 가깝게 배치하는 경우, 다른 건물의 높은 접지 누설 전류가 국소 접지 전위를 상승시키고 두 개의 지구에서 전압 차이를 유발하여 다시 ELCB를 트립할 수 있다. 근접 접지 로드는 이러한 이유로 ELCB 사용에 적합하지 않지만, 실제상황에서는 그러한 설비가 때때로 마주친다.

RCD와 ELCB는 모두 정상적인 무해한 지구 누출로부터 어느 정도까지 트립을 방해하기 쉽다. 한편 ELCB는 평균적으로 더 오래되었고, 따라서 성가신 여행에 대한 필터링이 덜 발달된 경향이 있으며, 다른 한편 ELCB는 RCD가 겪는 일부 거짓 여행의 원인에 본질적으로 면역이 되며, 일반적으로 RCD보다 덜 민감하다. 실제로 RCD 성가신 여행은 훨씬 더 흔하다.

절연저항이 낮은 품목으로 인해 누적되거나 부담전류가 발생하는 점도 걸림돌로 작용한다. 이는 오래된 장비 또는 난방 요소가 있는 장비 또는 장기간 습기 및 비 조건 때문에 절연 저항성이 낮아질 수 있는 열대 지역의 건물에서 배선이 발생할 수 있다. 30 mA 보호 장치가 사용 중이고 다양한 소스에서 10 mA 부담으로 인해 장치가 20 mA에서 트립될 경우 개별 항목은 각각 전기적으로 안전할 수 있지만 많은 수의 작은 부담 전류가 누적되어 트립 레벨을 감소시킨다. 이것은 단일 ELCB에 의해 다중 회로가 보호되는 과거 설치에서 더 문제였다.

관형 형태의 가열 소자는 소자를 한동안 사용하지 않았을 경우 수분을 흡수할 수 있는 매우 미세한 분말로 채워진다. 열대 지방의 경우, 예를 들어 의류 건조기를 1년 동안 사용하지 않았거나 커피 등에 사용되는 대형 물 보일러를 보관하고 있는 경우 등이 이에 해당할 수 있다. 이 경우 RCD 보호 없이 전원을 켤 수 있게 되면 정상적으로 마모가 되어 검사를 성공적으로 통과하게 된다. 이런 종류의 문제는 심지어 새로운 장비에서도 볼 수 있다.

응답 실패

일부 ELCB는 정류된 고장 전류에 응답하지 않는다. 이 문제는 ELCB와 RCD의 경우 원칙적으로 동일하지만 ELCB는 평균적으로 훨씬 더 오래되었고 사양이 수년 동안 상당히 개선되었기 때문에 오래된 ELCB는 응답하지 않을 일부 고장 전류 파형을 가질 가능성이 더 높다.

어떤 기계 장치에서도 고장이 발생하며 ELCB가 여전히 작동하는지 확인하기 위해 이상적으로 주기적으로 시험해야 한다.

두 접지선 중 하나가 ELCB에서 분리되면 더 이상 트립되지 않고 설비가 더 이상 제대로 접지되지 않는 경우가 많다.

참고 항목

참조

  1. ^ 크리스토퍼 셸턴, 전기 설비 제3판, 넬슨 쏜즈, 2004 ISBN0-7487-7979-5 페이지 233