잘못된 차단기 신설의 예

잘못된 누전차단기 시설 예

질문] ELB 오동작에도 불구하고 왜 ELB를 사용하는지?

*질의: 김 승호님, 답변: 기술사/이성우

저는 최근에서야 이러한 좋은 곳이 있는 것을 알게되어 이렇게 제가 아는 것을 말

씀 드리고 또 궁금한 것을 여쭈어 보려합니다. 저희 회사는 UPS 제조회사로서 은

행이나 증권회사에 UPS를 납품할 일이 많습니다. 은행에 가보셔서 알겠지만  습기

가 있는 것도 아니고 가반식 전동기구를 사용하는 것도 아닌 그저 PC와 프린터 및,

각종 사무 기기가 전부인데 분전반의 모든 분기회로에는 어김없이 ELB가 부착되어

있습니다. 이러한 전기공사는 대부분 은행과 장기협력관계에 있는 고정 전기공사업

체에서 하게되며 저희가 갈 때는 이미 전기공사가 끝나고 그분들은 철수한 후 이지

요. 그런데 문제는 공사를 간단히 하기 위해 전객장에 분기회로를 3-4개 정도만 설

치한다는 겁니다. 이렇게 되면 ELB 하나에 콘센트만 많이 설치되며 ELB당 PC를

10대 이상씩 연결해 사용되게 됩니다. 왜 이렇게 했느냐고 물으면 PC 10대라해도

소모전류는 10A정도이므로 30A ELB로 충분하다는 것입니다. 이런 곳은 거의 문제

가 되지요. ELB가 과전류가 아닌 누설전류로 TRIP 된다는 것을 그분들한테 이해

시키기가 너무 힘이 듭니다. 참고로 말씀드리면 PC안에는 전원 입력부에 AC 220V

를 DC 3V,5V, 12V,로 변환시키는 SMPS(SWITCHING MODE POWER SUPPLY)

가 있으며 이것이 고주파 스위칭이라는 제어기술을 사용하는데 전력을 스위칭 할

때 많은 EMI를 발생하게 되며 이것이 밖으로 나오지 못하도록 노이즈 필터를 사용

합니다.(EMC 규제를 만족시키기 위함) 이 노이즈필터 안에는 COMMON MODE

노이즈를 잡기 위한 Y-CAPACITOR가 H-G, N-G간에 부착되며 N-G간은 전위가

낮으므로 거의 문제가 안되나 H-G간에는 전전압이 걸리므로 Ic= 2 x 파이 x f x c

x V 에 의한 누설전류가 흐릅니다. 누설전류계로 직접 측정한 경험으로는 S사의

PC의 경우 PC의 전원을 투입할 때마다 1대 당 2mA씩 정확하게 증가합니다. PC가

10대만 연결되어도 20mA이고 일반적인 고감도 30mA ELB의 경우 정격 부동작 전

류가 15mA이므로 충분히 차단될 수 있습니다. 이 경우 ELB를 추가 설치시켜 PC

연결 대수를 5대로 낮추면 문제는 해결됩니다만 추가 전기공사가 필요하지요. 또한

선로나 부하의 절연은 아무리 조사해도 양호하게 나타납니다. 메가나 테스터는 직

류로 동작하므로 Y-CAP. 가 충전된 후에는 양호한 저항 값을 나타내게 됩니다. 이

러한 누설전류는 절연파괴에 의한 누전이 아니라 정상적인 누설전류이므로 ELB가

동작하면 안 되는 상황이며 ELB 선정 시 부하측 누설전류의 2∼10배 크기의 누설

전류 정격을 갖도록 권장하지만 앞서의 이러한 상황에서 가버리고 없는 사람들과

전화로 논쟁하기에도 이제는 지쳤습니다. 서버 쪽 ELB가 TRIP되면 아주 커다란

문제가 발생합니다. 증권거래나 은행 업무가 안되니까요. 그래서 MCCB를 쓰지 왜

ELB를 썼느냐고 물으면 안전공사 또는 산업안전공단에서 ELB를 안 쓰면 지적을

당한다는 것입니다. 만일의 화재 시에는 법적인 책임도 따른다나요? 전력기술인협

회 사이트에는 산업안전관리공단에서 공문으로 ELB를 사용토록 지적을 받은 곳도

있더군요.

서론이 장황했습니다만, 제가 궁금한 점은

1)제가 아는 상식으로는 관련법규 어디를 보아도 금융회사 지점의 PC에는 ELB를

사용할 상황이 아닌데 꼭 ELB를 써야하는가와 만일 MCCB로 대체한 것을 안전공

사나 산업안전공단에서 지적할 경우 답변할 근거가 있는 것인가 입니다. 또한 이러

한 내용을 명확히 설명할 문서화된 조항이 있는 가입니다.

2)또한 우리 나라의 접지방식에서 접지선이 반드시 연결되도록 된 PC의 전원코드

구조에도 불구하고 꼭 ELB를 사용하여야 하는 가입니다. 가급적 ELB를 사용하지

않고 싶습니다.

답변] 저압 계통에서도 지락사고에 대한 보호설비로 지락 차단장치의 설치가 의무

화되어 있고 직접접지 계통은 물론 비접지 계통에서도 단락과 지락보호로서 누전차

단기가 사용되고 있으므로 다음과 같이 해설한다.

1. 계통접지 방식

1.1 직접접지 방식

일반공장, 빌딩, 가정 등의 저압 배전회로는 거의가 직접접지 회로이고 지락사고의 검출이 비

교적 용이하다. 지락검출용 기기로서는 누전차단기, 누전 경보기, 지락 계전기 및 배선용 차

단기 등이 있다.

배선용 차단기 이외는 모두다 영상 변류기를 써서 지락전류를 검출하는 것으로 가장 많이 사용되고 있는 방식이다.

일반적으로 분기회로에는 사고회로만을 선택차단하고 상위의 차단기 트립을 방지하기

위해 정격감도전류 200∼500㎃, 동작시간 0.15 ∼ 0.45초 정도를 고려하는 것이 좋다.

말단 회로의 경우는 부하 기기의 사고를 조기에 감지하고 상위 차단기 트립을 방지하기 위해 동작시간은 0.1초 이내의 고속도형이 좋다.또한 감전사고의 위험율도 가장 높으므로 고감도의 것이 좋지만 부하특성을 고려하여 30㎃, 100㎃, 200㎃ 정도를 고려하는 것이 좋다.

1.2 비접지 방식

저압 배전회로에서 비접지 방식을 채용하는 것은 조업상 정전을 피하기 위해 공장에서 채용

한다. 특히 석유화학 공장 등에서는 지락전류가 원인이 되어 폭발성 가스에 인화하여 큰 2차

재해를 유발하는 수가 있으므로 지락전류를 되도록 작게 억제하기 위해 이 방식을 많이 채용

하고 있다. 비접지 회로에서는 1선 지락 사고시에 지락전류가 극히 작으므로 그 검출은 용이

하지 않고 단지 누전 차단기를 설치한 것만으로 충분한 보호효과를 기대할 수 없는 경우가

있으므로 주의해야 한다. 특히 300[V]를 넘는 △결선의 변압기는 1단자의 접지가 되지 아니

하므로 비접지로 하여야 한다. 이때는 일반적으로 접지콘덴서를 설치하거나, 접지변압기에

의한 검출 방식을 채용한다.

2. 문제점

저압측의 분기회로 또는 말단 회로에 누전차단기를 사용할 경우 지락감도 및 동작시간이 민

감함으로서 정상상태는 물론, 직접접지 계통에서는 다른 회로 지락사고시 대지전위상승 또는

영상 고조파 성분도 함께 영향을 주어 누전차단기가 동시 다발적으로 트립되는 사례를 볼 수

있다. 따라서 분기 또는 말단 지락보호를 위해 누전차단기를 사용할 경우에 설비 보호측면과

안전측면을 고려하여 누전차단기 선정에 유의하여야 한다.

특히, 퍼스널 컴퓨터, 정보통신 기기, 자동화시스템 등의 사용으로 회로보호를 위해

인체보호용 고감도 누전차단기를 설치하는 경우를 흔히 접하게 되는 데 이것은 다

음과 같은 문제가 발생하여 건전회로를 차단시키게 되므로 2차 피해가 발생하고 있

다.

① 일반적으로 기기 1대 당의 누설전류는 수 mA 이하인데, 기기 수량이 많아지면 고감도

누전차단기의 경우 동작 감도전류 30mA를 초과하게 되므로 트립 된다.

② 컴퓨터 등의 단상회로에서는 영상분(지락성 성분) 3고조파가 발생하므로 ①의

조건이 증가되어 트립되기가 쉽다.

③ 만일, 1선 지락 사고시 중성점이 이동하는 경우 많은 회로가 동시에 차단될 수

있다.

3. 전원회로 트립방지 대책

만일 불가피하게 누전차단기를 사용할 경우에는 정상시 트립방지를 위해, 누전차단

기의 감도전류와 부동작 전류를 고려하여 회로의 누설전류를 관리하여야 한다. 즉

누전차단기의 불필요한 동작을 방지하기 위해 상시 부동작 전류(정격 감도전류의

50%) 이하로 유지하여야 하나, 현실적으로 인체보호용 고감도 누전차단기를 업무용

등에 사용하는 경우는 곤란하다.

따라서 관련규정과 기술사항을 토대로 다음과 같이 시스템을 구성하도록 고려한다.

① 예를 들어 전산센터, 설계실, 또는 UPS 2차측의 중요부하에 고감도 누전차단기

를 설치하여 피해를 보는 사례가 빈번한데 관련규정에 의한 설치의무 여부, 감도

선정, 배선용 차단기의 사용 가능 등을 검토한다.

② 누전차단기를 배선용 차단기로 교체하는 대용으로 지락전류를 검출하여 경보

(Alarm)가 가능하도록 회로에는 부저 또는 표시기 설치를 배려한다.

③ 단상부하에 의한 제 3고조파(영상분 : 지락성 성분)가 문제되는 경우는 소용량의

「제 3고조파 억제부 멀티 콘센트」사용을 배려한다.