티스토리 뷰

송배전 계통의 안전장치, 접지



<좌: 구명조끼  우: 자전거 보호장구>


우리는 물놀이를 할 때 안전을 위해 구명조끼를 입고, 자전거를 탈 때는 보호대를 착용합니다. 이외에도 각종 작업 및 스포츠 등을 할 때 안전을 위해 보호장치를 하는 경우가 많습니다. 위험성이 높을수록 이러한 안전장치의 필요성도 더욱 높아지는데요. 자칫하면 생명을 위협할 수 있는 송배전 계통에선 감전 등 전기사고를 방지하기 위한 안전장치, '접지'가 반드시 필요합니다.



[접지란 무엇인가?]


<접지> ⓒ위키백과


접지란 감전 등의 전기사고 예방 목적으로 전기회로 또는 전기기기, 전기설비의 어느 한쪽을 대지(지구)에 연결하여 기기와 대지와의 전위차가 0V가 되도록 하는 것 입니다. 

지구는 하나의 거대한 도체이며 전위는 0V에 가깝습니다. 접지를 하면 전기회로 또는 전기설비가 지구에 전기적으로 연결되어 전위가 0V로 됩니다. 이때 전류는 전위차가 있을 때 흐르므로, 접지가 되어 있는 전기회로 및 설비에는 사람의 몸이 닿아도 감전되지 않습니다. 이 때문에 미국에서는 접지를 ‘Grounding’이라 하고 유럽에서는 ‘Earthing’이라 합니다.



[접지를 하는 목적은?]


<감전>


접지를 하는 가장 큰 목적은 위에서 말한 것과 같이 사람과 가축의 감전을 방지하기 위해서입니다. 전기설비의 전선 피복이 벗겨지거나 노출된 상태에서 사람이나 가축이 전선이나 설비의 케이스를 만지면 감전사고로 인한 부상 및 사망 등의 위험이 높기 때문입니다.

접지의 또 다른 목적은 폭발 및 화재방지입니다. 마찰 등에 의한 정전기 발생 위험이 있는 장치 및 물질을 취급하는 전기설비들은 화재 및 폭발로 이어질 수 있는 정전기 발생을 사전에 예방하기 위해 접지를 해둬야 합니다. 

그 외에도 송전선으로부터 인근 통신선의 유도장해(Inductive Interference) 방지, 전기설비의 절연파괴(Dielectric Breakdown) 방지에 따른 신뢰도 향상 등을 위해 접지를 하게 됩니다.



[송배전 계통에서의 접지 방식]


<중성점 접지의 종류>


3상 3선식 송배전 계통 Y결선 변압기는 전기사고 및 운전조건을 개선하기 위해 중성점을 접지합니다. 

중성점 접지방식에는 비접지 방식, 직접 접지 방식, 저항 접지 방식, 리액터 접지 방식이 있습니다. 


①비접지 방식(Non-Grounding System, Z = ∞ )은 중성점을 따로 접지하지 않는 것입니다. 

②직접 접지 방식(Direct Ground System, Z = 0)은 중성점을 대지에 금속선으로 연결한 것 입니다. 

③저항 접지 방식(Z = R)은 중성점을 대지에 저항(R)을 가진 금속선으로 연결하여 접지한 것 입니다. 

④리액터 접지 방식(Z = jX)은 리액턴스(X)를 갖는 리액터로 접지하는 방식 입니다.



[중성점 접지 별 장단점]


<3상 3선식 송전선로>


3상 3선식 송배전 계통 Y결선 변압기의 각 중성점 접지 방식은 장점과 단점이 있습니다.

비접지 방식의 장점은 접지를 위해 중성점에 따로 금속선을 연결할 필요가 없으므로 주요 변압기를 Y결선이 아닌 Δ-Δ 결선 방식으로 연결할 수 있습니다. 하지만 송배전 계통의 전압이 높고 선로의 전압이 높으면 송전선로, 배전선로의 일부가 대지와 전기적으로 연결되는 지락(Grounding)사고를 발생 시킬 수 있습니다. 

직접접지는 우리나라에서 가장 많이 사용하는 접지 방식으로 중성점에 금속선을 연결한 것으로 절연(Insulation)비를 절감할 수 있지만 금속선을 타고 지락 전류가 많이 흐르므로 계통의 안정도가 나쁩니다. 


저항접지는 중성점에 연결하는 선의 저항 크기에 따라 고 저항 접지 방식과 저 저항 접지 방식이 있습니다. 여기서 접지 저항이 너무 작으면 송배전선 인근 통신선에 유도장해(inductive obstruction)가 커지고, 반대로 너무 크면 평상시 대지 전압이 높다는 것입니다. 

리액터 접지 방식도 저항 접지 방식과 같이 임피던스의 크기에 따라 저임피던스 접지 방식과 고임피던스 접지 방식이 있습니다. 여기서도 임피던스가 너무 작으면 인근 통신선에 유도장애가 커지고, 너무 크면 평상시 대지 전압이 높습니다.


지금까지 접지의 정의, 목적, 종류 및 장단점에 대해 알아보았습니다. 

접지는 전기회로, 전기기기, 전기설비의 안전을 도모하기 위해 설치하는 것입니다. 하지만 각 접지 종류 별로 단점이 있고, 모든 전기사고를 완벽히 방지할 수 없습니다. 그렇기에 앞으로 더 안전하고 완벽한 접지에 대한 연구도 더 많이 이루어져야 할 것 입니다.

 

댓글쓰기 폼

한국전력 블로그 굿모닝 KEPCO!