접지 및 중립

접지 및 중성선은 교류 전기 시스템에 사용되는 회로 도체입니다.접지 회로는 접지에 연결되고, 중성 회로는 보통 접지에 연결됩니다.전기 공급 시스템의 중립점은 접지와 연결되는 경우가 많기 때문에 접지와 중립은 밀접하게 관련되어 있습니다.특정 상황에서는 시스템 중립에 접속하기 위해 사용되는 도체가 기기 및 구조물의 접지(접지)에도 사용됩니다.접지 도체에 전류가 흐르면 기기 인클로저에 부적절한 전압 또는 위험한 전압이 나타날 수 있으므로 접지 도체 및 중성 도체의 설치는 전기 규정에서 신중하게 정의되어 있습니다.장비 인클로저를 접지에 연결하는 데도 중성 도체를 사용하는 경우 중성 도체가 국소 접지에 대해 고전압으로 상승하지 않도록 주의해야 합니다.

정의들

주전원(AC 전원) 전기 배선 시스템의 접지 또는 접지는 장비에 위험한 전압(^{[citation needed]}고전압 스파이크)이 나타나지 않도록 접지에 대한 저임피던스 경로를 제공하는 도체입니다.ground와 earth라는 용어는 이 절에서 동의어로 사용됩니다. 북미 영어에서는 ground가, 영국 영어에서는 earth가 더 일반적입니다.통상적인 상태에서는 접지 도체는 전류를 통하지 않습니다.또한 접지는 회로 브레이커의 트립(GFCI)을 고속으로 하기 때문에 홈 배선에 필수적인 경로이기도 합니다.새로운 접지를 추가하려면 배전 지역에 대한 전문 지식을 갖춘 자격을 갖춘 전기 기술자가 필요합니다.

뉴트럴은 통상적으로 회로를 소스로 되돌리는 회로 도체입니다.뉴트럴은 보통 메인 전기 패널, 가로 낙하 또는 미터기의 접지(접지)에 연결되며 공급 장치의 최종 강압 변압기에도 연결됩니다.이것은 단순한 싱글 패널 설치의 경우입니다.멀티 패널은 상황이 더 복잡합니다.다상(보통 3상) AC 시스템에서 중성 도체는 다른 회로 도체 각각과 유사한 전압을 가지도록 설계되어 있지만, 위상이 평형 상태이면 전류가 거의 전달되지 않을 수 있습니다.

동일한 접지(접지)된 전기 시스템의 모든 중성선은 시스템 접지를 통해 모두 연결되어 있으므로 동일한 전위를 가져야 합니다.중성 도체는 대개 라인 도체와 동일한 전압으로 절연되지만 흥미로운 ^[1]예외가 있습니다.

회로

중성 와이어는 보통 패널보드 또는 배전반 내의 중성 버스에서 연결되며, 전기 서비스 입구 또는 시스템 내의 변압기에서 접지에 "본딩"됩니다.분할상(3선 단상) 서비스를 사용하는 전기 설비의 경우 시스템의 중립점은 서비스 변압기의 세컨더리 측 센터 탭입니다.다상 서비스가 있는 경우와 같은 대규모 전기 설비의 경우 중성점은 보통 델타/와이 접속 변압기의 2차 측 공통 접속부에 있습니다.다상 변압기의 다른 배치는 중성점이나 중성 도체를 발생시키지 않을 수 있다.

접지 시스템

IEC 표준(IEC 60364)은 건물에 중성 도체 및 접지 도체를 설치하는 방법을 성문화하고 있으며, 이 경우 접지 시스템은 문자 기호로 지정된다.문자 기호는 IEC 표준을 사용하는 국가에서 흔히 볼 수 있지만 북미 관행에서는 IEC 기호를 거의 참조하지 않습니다.차이점은 도체가 장비에서 접지까지의 전체 주행에 걸쳐 분리되거나 전체 길이의 전부 또는 일부를 결합할 수 있다는 것이다.중립 접지와 국부 접지 사이의 전압 차이를 최소화하기 위해 서로 다른 시스템이 사용됩니다.접지 도체에 흐르는 전류는 도체를 따라 전압 강하가 발생하며 접지 시스템은 이 전압이 안전하지 않은 수준에 도달하지 않도록 합니다.

TN-S 시스템에서는 장비와 공급원(발전기 또는 전기 유틸리티 변압기) 사이에 별도의 중성 및 보호 접지 도체가 설치되어 있습니다.정상 회로 전류는 중립에서만 흐르고 보호 접지 도체는 모든 장비 케이스를 접지에 접합하여 절연 고장으로 인한 누출 전류를 차단합니다.중성 도체는 건물 공급 지점에서 접지에 연결되지만 회로 전류 및 보호 도체에 대한 접지 경로가 없습니다.

TN-C 시스템에서는 공통 도체가 중성 접지와 보호 접지를 모두 제공합니다.중성 도체는 공급 지점에서 접지에 연결되고 장비 케이스는 중성선에 연결됩니다.중립 연결이 끊어지면 장비에 누출 또는 절연 결함이 있는 경우 모든 장비 케이스가 위험한 전압으로 상승할 수 있습니다.이 문제는 특수 케이블로 완화할 수 있지만 비용이 더 많이 듭니다.

TN-C-S 시스템에서는 각 전기기기가 케이스에 대한 보호 접지 접속과 중립 접속을 모두 갖추고 있습니다.이것들은 모두 빌딩 시스템의 어떤 공통점으로 되돌려지고, 그 지점에서 공급원과 접지로 공통적으로 연결됩니다.

TT 시스템에서는 긴 공통 보호 접지 도체가 사용되지 않으며, 대신 전기 장비(또는 건물 배전 시스템)의 각 물품은 접지와 자체적으로 연결됩니다.

Indian CEAR, 규칙 41은 다음과 같은 규정을 제정한다.

3상 4-와이어 시스템의 중성 도체 및 2상 3-와이어 시스템의 중간 도체는 만족스러운 접지 저항을 가지려면 최소 2개의 서로 다른 접지 전극과 함께 최소 2개의 개별적이고 구별되는 접지 연결을 가져야 합니다.
접지 저항을 줄이려면 접지 전극을 상호 연결해야 합니다.
또한 중성 도체는 사용자 끝의 연결부에 추가하여 분배 시스템 또는 서비스 라인을 따라 하나 이상의 지점에서 접지되어야 한다.

뉴트럴과 접지 결합

공급 유틸리티 중성 도체에 흐르는 전류에 의해 접지(접지) 도체에 발생하는 부유 전압은 문제가 될 수 있습니다.예를 들어 젖소 젖을 짜는 데 사용되는 축사에서는 특별한 조치가 필요할 수 있다.보통 사람이 인지할 수 없는 매우 작은 전압은 낮은 우유 생산량 또는 심지어 유방염을 유발할 수 있습니다.^[2]이른바 "팅글 전압 필터"는 착유실을 위해 배전 시스템에 필요할 수 있습니다.

중립을 장비 케이스에 연결하면 고장으로부터 어느 정도 보호되지만 중립 연결이 끊어진 경우 케이스에 위험한 전압이 발생할 수 있습니다.

중성 도체와 접지 도체는 일반적으로 전기 공급 회사의 배선, 때로는 건물의 고정 배선 및 철도 및 트램과 같이 대안이 거의 없는 일부 전문 애플리케이션에 사용됩니다.중성 도체의 정상적인 회로 전류는 국소 접지 전위와 중성 사이에 불쾌하거나 위험한 차이를 초래할 수 있으며 중성 파손으로부터 보호하기 위해 접지 로딩(복수의 접지 로드 연결부), 중성 및 접지 결합 시 케이블 사용 등 특수 예방 조치를 취합니다.y는 위상 도체를 둘러싸고 있으며 시스템의 안전성을 보장하기 위해 일반적인 등전위 본딩보다 두꺼운 것을 고려해야 합니다.

3선 회로상의 고정 어플라이언스

미국에서는 제2차 세계대전 중 구리 케이블로부터 구리를 보호하기 위한 조치로 일부 주방용 스토브(레인지, 오븐), 조리대, 의류 건조기 및 기타 특별히 열거된 기기의 케이스가 중성선을 통해 접지되었습니다.이 관행은 1996년 판에서 NEC에서 삭제되었지만, 기존의 설치('구식 작업'이라고 불린다)에서는 이러한 어플라이언스의 케이스를 접지를 위해 중성 도체에 접속할 수 있습니다(캐나다에서는 이 시스템을 채택하지 않았으며, 그 대신 현재 별도의 중성 및 접지선을 사용하고 있습니다).

이 방법은 120볼트와 240볼트의 부하를 모두 공급하는 데 사용되는 3와이어 시스템에서 비롯되었습니다.이들 어플라이언스는 120볼트 또는 120볼트와 240볼트 중 하나를 사용하는 컴포넌트를 갖추고 있는 경우가 많기 때문에 중성선에는 전류가 흐르고 있는 경우가 많습니다.이것은 보호 접지선과는 다릅니다.보호 접지선은 고장 상태에서만 전류를 흘립니다.장치가 전원 장치에 영구 배선되어 있어 양쪽 전원 도체를 파손하지 않고서는 중성 도체가 파손될 가능성이 낮기 때문에 장치 인클로저를 접지하기 위해 중성 도체를 사용하는 것은 안전한 것으로 간주되었습니다.또한 기기의 램프 및 소형 모터로 인한 불균형 전류는 도체 정격에 비해 작기 때문에 중성 도체에 큰 전압 강하가 발생할 가능성은 낮습니다.

휴대용 기기

북미 및 유럽 관행에서 코드 세트로 연결된 소형 휴대용 기기는 특정 조건에서 장착 플러그에 도체가 2개만 있는 것이 허용됩니다.편광 플러그를 사용하여 어플라이언스에 대한 중성 도체의 동일성을 유지할 수 있지만, 중성 도체를 섀시/케이스 접지로 사용하지 않습니다.램프 등에 대한 작은 코드에는 중성 도체를 식별하기 위한 하나 이상의 성형된 능선 또는 내장된 스트링이 있거나 색상으로 식별될 수 있습니다.휴대용 어플라이언스는 케이스 접지에 중성 도체를 사용하지 않으며, 대부분의 경우 "이중 절연" 구조를 갖추고 있습니다.

플러그와 소켓의 설계상 시스템 중성 도체가 장치의 특정 단자("무극화" 플러그)에 확실히 접속되어 있지 않은 경우에는 각 회로의 극 중 하나가 접지에 대해 최대 주 전압에 도달할 수 있다는 가정 하에 휴대용 기기를 설계해야 합니다.

기술 장비

북미 관행에서 코드 세트로 연결된 기기는 240볼트로만 공급되는 경우 3개의 와이어가 있어야 하며 120/240볼트로 공급되는 경우 4개의 와이어(중립 및 접지 포함)가 있어야 합니다.

NEC에는 소위 "균형" 120V 회로에 의해 공급되는 전문가급 오디오 및 비디오 장비인 소위 기술 장비에 대한 특별 규정이 있습니다.변압기의 중앙 탭은 접지에 연결되고 장비는 접지(라인 도체 간 120V)에 각각 60V씩 두 개의 라인 와이어를 통해 공급됩니다.중앙 탭은 장비에 분배되지 않으며 중성 도체는 사용되지 않습니다.이러한 케이스에서는 일반적으로 노이즈와 "험" 저감을 위해 안전 접지 도체와 분리된 접지 도체를 사용합니다.

또 다른 전문 유통 시스템은 이전에 병원의 환자 진료 영역에 지정되었다.환자에게 직접 연결된 기기(예를 들어 심장 감시를 위한 심전도)를 통과할 수 있는 누출 전류를 최소화하기 위해 특수 격리 변압기에서 격리된 전원 시스템이 제공되었습니다.회로의 중립이 접지에 연결되지 않았습니다.누출 전류는 배선의 분산 캐패시턴스와 전원 변압기의 캐패시턴스 때문입니다.^[3] 이러한 배전 시스템은 상시 설치된 계측기로 모니터링하여 높은 누출 전류가 감지되면 경보를 발령합니다.

공유 중립

공유 뉴트럴은 복수의 회로가 동일한 뉴트럴 접속을 사용하는 접속입니다.이를 공통 중성이라고도 하며 회로와 중성 회로를 함께 에디슨 회로라고도 합니다.

삼상 회로

3상 회로에서는 3상 모두 중성선이 공유됩니다.일반적으로 시스템 중립은 공급 변압기의 스타 포인트에 연결됩니다.이것이 대부분의 3상 배전 변압기의 2차 변압기가 wye-또는 star-wound인 이유이다.3상 변압기와 그와 관련된 중성자는 일반적으로 산업 유통 환경에서 발견됩니다.

시스템은 전혀 근거 없이 만들어질 수 있다.이 경우 한 상과 접지 사이의 고장으로 인해 유의한 전류가 발생하지 않습니다.일반적으로 뉴트럴은 뉴트럴 바와 접지 바 사이의 본드를 통해 접지(접지)됩니다.대형 시스템에서는 중립-접지 링크를 통해 흐르는 전류를 모니터링하고 이를 중립 고장 보호의 기초로 사용하는 것이 일반적입니다.

중립과 접지 사이의 연결을 통해 모든 위상 대 접지 고장이 회로 과전류 보호 장치를 "트립"하기에 충분한 전류 흐름을 발생시킬 수 있습니다.일부 국가에서는 결함 전류가 보호를 트립할 수 있도록 결함 루프 임피던스가 충분히 낮도록 계산해야 합니다(호주에서는 이를 AS3000:2007 결함 루프 임피던스 계산에서 참조).이로 인해 분기회선의 길이가 제한될 수 있습니다.

두 위상이 하나의 중립을 공유하고 세 번째 위상이 분리되는 경우 최악의 경우 전류 요구량은 한쪽이 0이고 다른 한쪽이 최대 로드를 갖거나 양쪽이 모두 최대 로드를 갖습니다.후자의 경우 $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle -60^{\circ }$ m $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle -60^{\circ }$ 0 $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle -60^{\circ }$ + $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle -60^{\circ }$ $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle -60^{\circ }$ $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle -60^{\circ }$ - $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle -60^{\circ }$ $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle -60^{\circ }$ $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle -60^{\circ }$ m $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle -60^{\circ }$ - 60 $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle -60^{\circ }$ - 60 ${\$ { \ $display$ Im \ $angle$ 0 ^ { \ $angle$ } + $Im$ \ angle - 120 ^ { \ } $=$ $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle 120^{\circ }=Im\angle 60^{\circ }$ \ $angle$ - 60 ^ { \ $}$ $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle -60^{\circ }$ 、 $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle 120^{\circ }=Im\angle 60^{\circ }$ m $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle 120^{\circ }=Im\angle 60^{\circ }$ 0 0 $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle 120^{\circ }=Im\angle 60^{\circ }$ + I $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle 120^{\circ }=Im\angle 60^{\circ }$ I $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle 120^{\circ }=Im\angle 60^{\circ }$ 0 $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle 120^{\circ }=Im\angle 60^{\circ }$ ∘ 0 $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle 120^{\circ }=Im\angle 60^{\circ }$ + I ∘ 0 0 0 = I 0 0 120 0 0 0 $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle 120^{\circ }=Im\angle 60^{\circ }$ $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle 120^{\circ }=Im\angle 60^{\circ }$ I 0 0 0 0 0 0 0 0 $Im\angle 0^{\circ }+Im\angle 120^{\circ }=Im\angle 60^{\circ }$ the $Im\angle 120^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle 180^{\circ }$ = $Im\angle 120^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle 180^{\circ }$ $180$ { $display$ style $im$ $Im$ \ angle 120 ^ { \ $angle$ } + $Im$ \ $angle$ - $120$ ^ { \ $}$ = $Im$ \ angle 180 ^ { \ $}$ （）。 $I$ 는 $전류$ 의 크기입니다 $Im\angle 120^{\circ }+Im\angle -120^{\circ }=Im\angle 180^{\circ }$ 즉, 중성 전류의 크기는 다른 두 와이어의 크기와 동일합니다.

3개의 동일한 저항 또는 반응 부하를 가진 3상 선형 회로에서 중성선은 전류를 통하지 않습니다.각 상에서의 부하가 동일하지 않을 경우 중성선은 전류를 흘립니다.일부 국가에서는 불균형 전류 흐름이 예상되지 않을 경우 중립의 크기를 줄일 수 있다.중성선이 위상 도체보다 작을 경우 큰 불균형 부하가 발생하면 과부하가 걸릴 수 있습니다.

형광등 및 HID 조명, 스위칭 전원장치를 포함하는 전자기기 등 비선형 부하에 의해 끌어오는 전류는 종종 고조파를 포함합니다.삼중 고조파 전류(제3 고조파의 홀수 배수)는 가법적이므로 공유 중성 도체에 위상 도체보다 더 많은 전류가 발생합니다.최악의 경우 공유 중성 도체의 전류는 각 위상 도체의 전류보다 3배가 될 수 있습니다.일부 국가에서는 3상 선원에서 단상 부하를 공급할 때 공유 중성 도체의 사용을 금지하고 있으며, 다른 국가에서는 중성 도체가 위상 도체보다 상당히 클 것을 요구한다.4극이 중성상인 경우 4극 회로 차단기(표준 3극과 반대)를 사용하는 것이 좋으며, 따라서 중성 도체의 과전류로부터 보호된다.

분할상

북미 부엌의 듀플렉스 리셉터클 등 분할상 배선에서는 접지 외에 3개의 도체가 있는 케이블로 디바이스를 접속할 수 있습니다.세 개의 도체는 보통 빨간색, 검은색 및 흰색입니다.흰색은 공통 중립 역할을 하고 빨간색과 검은색은 각각 용기의 위쪽과 아래쪽의 뜨거운 면을 따로 공급합니다.일반적으로 이러한 리셉터클은 두 개의 폴의 핸들이 공통 트립을 위해 함께 묶여 있는 두 개의 회로 차단기에서 공급됩니다.두 개의 대형 기기를 동시에 사용할 경우 전류가 두 개 모두를 통과하고 중립은 전류 차이만 전달합니다.이러한 부하를 처리하는 데 필요한 와이어는 4개가 아니라 3개뿐이라는 것이 장점입니다.한쪽 주방기기가 회로에 과부하가 걸리면 다른 쪽 양면 콘센트도 차단됩니다.이를 멀티와이어 분기회로라고 합니다.연결된 부하가 동시에 두 개 이상의 위상을 사용하는 경우 공통 트립이 필요합니다.공통 트립은 하나의 장치가 정격 전류보다 많은 전류를 소비하는 경우 공유 중립의 과부하를 방지합니다.

접지 문제

접지 연결이 없거나 용량이 불충분한 경우 연결된 기기의 고장 시 의도한 대로 보호 기능을 제공하지 못할 수 있습니다.접지와 회로 중립 사이의 추가 연결은 접지 경로의 순환 전류, 접지 또는 구조물에 유입된 표류 전류 ^{[citation needed]}및 표류 전압을 발생시킬 수 있습니다.중성 도체의 추가 접지 연결은 접지 고장 회로 차단기에 의해 제공되는 보호를 우회할 수 있습니다.접지 연결에 의존하는 신호 회로는 접지 연결이 없는 경우 작동하지 않거나 불규칙한 기능을 합니다.

「」를 참조해 주세요.

레퍼런스

^ 예를 들어 북미의 경우 오버헤드서비스 입구 케이블에는 2개의 절연 도체가 있으며, 이 절연 도체는 베어 뉴트럴 도체에 의해 감겨 지지됩니다.
^ Thomas J. Divers, Simon Francis Peek (ed), 레번의 젖소 질병, Elsevier Health Sciences, 2008, ISBN1-4160-3137-5 페이지 389-390
^ 레슬리 A.Geddes Handbook of Electrical Disasters and Accidents, CRC Press, 1995 ISBN 0849394317, 페이지 90-91

추가 정보

Rick Gilmour et al. 편집자, 캐나다 전기법 제1부, 19판, C22.1-02 전기설비의 안전기준, 캐나다 표준협회, 토론토, 온타리오 캐나다 (2002) ISBN 1-55324-690-X
NFPA 70, National Electric Code 2002, National Fire Protection Association, Inc., Massachusetts USA, Quincy, (2002)ISBN 없음
IEE 배선 규제(전기 설비에 관한 규정)1981년 제15판, The Institute of Electric Engineers, Hitts, (1981) Hitchin, Herts.영국
전기 회로 레슨 Vol 1 DC 북 및 시리즈의 전기 안전 장.
안전을 위협하는 에디슨 회로
The Complete Guide To Home Wiring (Link Dead, 단 Google 검색을 통한 여러 소스)
어드밴스드 홈 배선

[1] 예를 들어 북미의 경우 오버헤드서비스 입구 케이블에는 2개의 절연 도체가 있으며, 이 절연 도체는 베어 뉴트럴 도체에 의해 감겨 지지됩니다.

[2] Thomas J. Divers, Simon Francis Peek (ed), 레번의 젖소 질병, Elsevier Health Sciences, 2008, ISBN1-4160-3137-5 페이지 389-390

[3] 레슬리 A.Geddes Handbook of Electrical Disasters and Accidents, CRC Press, 1995 ISBN 0849394317, 페이지 90-91

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