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전기기사 전기설비기술기준 · 고압·특고압 접지설비

HV/EHV Grounding Installation

고압 · 특고압 쪽에서 지락이 나면 접지극에 큰 전류가 흘러 주변 전위가 오르고, 고압과 저압 권선이 닿는 혼촉이 생기면 저압 설비에 높은 전압이 걸린다. 그래서 고압과 저압을 잇는 변압기는 저압 쪽 중성점을 접지하고, 그 저항을 고압 쪽 1선 지락 전류 I_g 와 차단 속도로 정한다. 중성점 접지 방식(비접지 · 저항 · 직접)과 국내 22.9 kV 다중 접지도 같은 흐름에서 나와요. 그림은 22.9 kV 와 380/220 V 권선 사이의 혼촉 지점과, 저압 쪽 중성점에서 땅으로 내린 접지(R ≤ 150/I_g)를 그렸어요.

고압 · 특고압 접지가 따로 필요한 까닭

⚡ 높은 전압 접지의 문제
①고압 · 특고압 지락 때는 접지극에 큰 전류가 흐른다
②접지 전위가 올라 가까운 저압 설비에 위험한 전압이 걸려요
③변압기 안에서 고압과 저압 권선이 닿으면(혼촉) 저압 쪽이 높은 전압에 그대로 노출돼요
④그래서 접지 저항의 한도와 시설 기준을 따로 둔다

혼촉에 대비한 접지

혼촉의 위험
고압 전압이 저압 쪽에 걸림 → 감전 · 기기 파손
변압기 1차와 2차 사이 절연이 깨질 때 생기는 사고

중성점 접지 저항(KEC 142.5.1)

일반
R ≤ 150Ig [Ω]
혼촉 때 저압 쪽 전위 상승 Ig × R 를 150 V 이하로 묶는다
1초 초과 2초 이내 자동 차단
R ≤ 300Ig [Ω]
고압 쪽을 2초 안에 끊는 장치가 있으면 300 으로 완화해요
1초 이내 자동 차단
R ≤ 600Ig [Ω]
1초 안에 끊으면 600 까지 완화한다(저압 대지 전압이 150 V 를 넘는 혼촉의 경우)

차단 시간별 중성점 접지 저항

차단 시간별 접지 저항 기준
일반(빠른 차단 장치 없음)
R ≤ 150/Ig
1초 초과 2초 이내 차단
차단이 빠르면 한도가 커진다
R ≤ 300/Ig
1초 이내 차단
가장 빠른 차단, 가장 큰 한도
R ≤ 600/Ig
💡 접지 저항 식의 원리
①혼촉 때 저압 쪽 전위 상승은 I_g × R(접지 저항)이다
②일반 기준은 이 값이 150 V 를 넘지 않게 R 을 정한다
③R × I_g ≤ 150V → R ≤ 150/I_g
③고압 쪽을 빨리 끊을수록 높은 전압이 걸려 있는 시간이 짧아져 300 · 600 으로 완화해요

고압 · 특고압 중성점 접지 방식

비접지 방식
중성점 비접지: 1선 지락에도 계속 운전
옛 6.6 kV 배전 등에 썼고, 지락 전류는 작지만 이상 전압이 크다
직접 접지 방식
중성점 직접 접지: 154 kV · 345 kV 이상
지락 전류가 커서 보호 계전기가 확실히 동작하고, 건전 상의 전압 상승이 작다
저항 접지 · 소호 리액터 접지
중성점에 저항 또는 리액터 삽입
저항 접지는 지락 전류를 줄이면서 이상 전압도 누르는 절충이고, 소호 리액터는 대지 정전 용량과 공진시켜 지락 전류를 거의 없앤다

중성점 접지 방식 비교

중성점 접지 방식 비교
방식지락 전류이상 전압적용
비접지작음큼옛 6.6kV 배전
저항 접지중간중간지락 전류를 줄여야 하는 계통
직접 접지큼작음154kV 이상 · 22.9kV 다중 접지
💡 22.9 kV 다중 접지
①국내 22.9 kV 배전은 중성선 다중 접지 방식이다
②변압기 중성점을 접지하고 선로를 따라 중성선을 여러 곳에서 다시 접지한다
③접지점이 많아 합성 저항이 낮으니 지락 때 전위 상승이 작다
④접지한 곳 사이는 300 m 이하, 1 km 마다 합성 저항은 15 Ω 이하예요(KEC 333.32)

정리: 자주 나오는 식

일반
R ≤ 150Ig
빠른 차단 장치 없음
2초 이내
R ≤ 300Ig
1초 초과 2초 이내 차단
1초 이내
R ≤ 600Ig
가장 빠른 차단
22.9kV
다중 접지
300 m 이하 간격
🎯 시험 포인트
①중성점 접지 저항: 일반 150/I_g, 1초 초과 2초 이내 차단 300/I_g, 1초 이내 차단 600/I_g
②원리: I_g × R ≤ 150 V 로 저압 쪽 대지 전압을 묶는다
③비접지(옛 6.6 kV): 지락 전류 작음, 이상 전압 큼
④직접 접지(154 kV 이상): 지락 전류 큼, 이상 전압 작음
⑤22.9 kV 다중 접지: 중성선을 300 m 이하마다 접지, 1 km 합성 저항 15 Ω 이하
📝 대표 기출 유형
①[기출유형] 고압 쪽 1선 지락 전류가 50 A 이고 1초 이내에 자동 차단할 때 중성점 접지 저항의 최댓값은? (답: R ≤ 600/50 = 12 Ω)
②[기출유형] 비접지 방식과 직접 접지 방식을 비교하면? (답: 비접지는 지락 전류가 작고 이상 전압이 크며, 직접 접지는 그 반대)
③[기출유형] 22.9 kV 배전 계통의 접지 방식과 접지 간격은? (답: 중성선 다중 접지, 300 m 이하)
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