접지도체(보호도체) 선정방법

접지도체(보호도체) 선정방법

 

 

 

1. 접지도체(보호도체) 단면적 구하는 공식

접지도체의 단면적을 계산하는 공식은 전기 설비의 안전성과 효율성을 보장하기 위해 중요한 요소입니다. 접지도체의 단면적은 주로 접지 시스템의 전류 용량과 관련이 있습니다. 여기에서는 일반적인 접지도체의 단면적을 결정하기 위한 몇 가지 공식을 소개합니다.

 

1) IEEE 기준

IEEE 기준에서는 접지도체의 단면적을 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

· A : 접지도체의 단면적 (㎟)

· Ig​ : 지락전류 (A)

· t : 차단기 동작시간 (s)

· k : 전도체의 특정물질에 대한 상수(A·s0.5/mm²) / (구리 : 143, 알루미늄 : 95, 철 : 52)

 

2) IEC 기준

IEC 60364 표준에서는 접지도체의 단면적을 다음과 같은 경험적 공식으로 계산합니다.

여기서,

· S = 접지도체의 단면적 (mm²)

· I = 고장 전류 (A)

· t = 고장 지속 시간 (s)

· k = 전도체의 특정 물질에 대한 상수

 

3) NEC (National Electrical Code)

미국의 NEC에서는 접지도체의 최소 단면적을 아래와 같은 표를 이용하여 결정합니다. 이 표는 고장 전류와 전선의 길이에 따라 달라집니다. 일반적으로 사용하는 동선을 기준으로 표가 작성되어 있습니다.

 

예제 표 (NEC 기준)

· 고장 전류가 0-100A 일 때 최소 접지도체 단면적은 8 AWG

· 고장 전류가 101-200A 일 때 최소 접지도체 단면적은 6 AWG

· 고장 전류가 201-300A 일 때 최소 접지도체 단면적은 4 AWG

 

4) 결론

접지도체의 단면적을 결정할 때는 위의 공식을 이용하여 전류 용량과 고장 시간을 고려해야 하며, 각 국가 또는 지역의 전기 규격을 따르는 것이 중요합니다. 실제 적용 시에는 관련 규격서나 전문 전기 공학자와 상담하여 정확한 값을 도출하는 것이 좋습니다.

 

 

2. 보호도체 선정표

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접지도체 선정은 전기 설치의 안전과 효율성을 보장하기 위해 매우 중요합니다. 일반적으로 접지도체의 크기와 재질을 선정할 때는 관련 전기 규정과 표준을 참고해야 합니다. 아래는 NEC(National Electrical Code)와 IEC(International Electrotechnical Commission) 등의 표준을 기반으로 한 접지도체 선정표 예시입니다. 이는 전기 시스템에서 일반적으로 사용되는 구리 도체를 기준으로 작성되었습니다.

1) 접지도체 선정표 (IEC 기준)

IEC 60364-5-54에 따르면 접지도체의 크기는 보호도체(PEN 도체)를 기준으로 결정됩니다. 다음 표는 IEC 기준에 따른 예시입니다.

 

[ IEC 60364-5-54 기준 보호도체 단면적 선정표 ]

주된 전선의 단면적 (mm²)	보호도체의 최소 단면적 (mm²)
S ≤ 16	S
16 < S ≤ 35	16
S > 35	S / 2

 

2) 접지도체 선정표 (NEC 기준)

NEC에서는 접지도체의 크기를 정할 때 주 회로의 크기(즉, 주 전력 공급 도체의 크기)에 따라 접지도체의 최소 크기를 결정합니다. 다음 표는 NEC 250.66에 기반한 것입니다.

 

[ NEC 250.66 기준 보호도체 단면적 선정표 ]

주 회로 도체 크기 (구리 기준)	접지도체 최소 크기 (구리 기준)
2 AWG 이하	8 AWG
1 AWG ~ 1/0 AWG	6 AWG
2/0 AWG ~ 3/0 AWG	4 AWG
4/0 AWG ~ 350 kcmil	2 AWG
400 kcmil ~ 600 kcmil	1/0 AWG
700 kcmil ~ 1,000 kcmil	2/0 AWG
1,100 kcmil 이상	3/0 AWG 이상

 

 

3. 접지도체의 주요 고려사항

접지도체(접지선, grounding conductor 또는 earthing conductor)는 전기 시스템에서 매우 중요한 요소로, 과전류 보호와 전기적 안전성을 보장하는 데 필수적입니다. 접지도체의 선정은 여러 가지 요소를 고려해야 하며, 주요 고려사항은 다음과 같습니다:

1) 도체의 재질

· 구리(Copper) : 높은 전도성과 내식성을 가진 구리 도체는 접지 시스템에 널리 사용됩니다.

· 알루미늄(Aluminum) : 가벼우면서도 충분한 전도성을 가지며, 구리보다 저렴합니다. 그러나 알루미늄은 산화에 민감하므로 보호 코팅이 필요할 수 있습니다.

· 스틸(Steel) : 경제적이고 강도가 높지만, 전도성이 구리나 알루미늄보다 낮습니다.

 

2) 도체의 크기

· 도체의 직경 : 도체의 전류 용량을 결정합니다. 일반적으로 더 큰 직경의 도체는 더 큰 전류를 안전하게 전달할 수 있습니다.

· 규정 준수 : 각 나라나 지역의 전기 규정 및 표준(예: NEC, IEC, KS 등)에 따라 도체 크기를 선택해야 합니다.

 

3) 도체의 길이

· 접지 시스템의 설계 : 접지 도체의 길이는 접지 시스템의 설계에 따라 달라집니다. 과도한 길이는 접지 저항을 증가시킬 수 있습니다.

 

4) 도체의 설치 환경

· 물리적 보호 : 도체가 외부 환경에 노출될 경우, 물리적 손상과 부식을 방지하기 위해 보호가 필요합니다.

· 화학적 저항성 : 특정 환경에서는 화학 물질에 대한 저항성도 고려해야 합니다.

 

5) 전기 규정 및 표준

· 국제 및 국가 표준 : 다양한 국가 및 국제 표준을 준수해야 합니다. 예를 들어, 미국의 NEC(National Electrical Code), 유럽의 IEC(International Electrotechnical Commission), 한국의 KS(Korean Standards) 등이 있습니다.

 

6) 안전 요구 사항

· 인체 보호: 전기 충격으로부터 사람을 보호하기 위해 충분한 접지 저항을 유지해야 합니다.

· 장비 보호: 전기 장비의 손상을 방지하기 위해 설계된 접지 시스템이 필요합니다.

 

7) 접지 저항

· 목표 접지 저항 : 시스템의 요구 사항에 맞는 접지 저항을 확보해야 합니다. 일반적으로 1옴 이하의 접지 저항을 목표로 하지만, 시스템마다 다를 수 있습니다.

접지도체를 선택할 때 위의 요소들을 종합적으로 고려하여야 하며, 전문가의 조언과 검토가 필요할 수 있습니다. 안전을 최우선으로 하여 규정에 맞는 적절한 도체를 선택하는 것이 중요합니다.