계통접지 방식

왜 배우는가: 계통접지 방식은 지락 시 고장전류 경로와 감전 보호 방식을 결정하므로 저압 설비 설계와 보호협조의 출발점이다. 시험에서는 TN·TT·IT 구분, KEC 문자 기호, 독립·공통접지 비교처럼 반복 출제되는 질문의 기초가 된다.

출제 이력: 제139회 3교시 3번, 제138회 4교시 2번, 제136회 1교시 13번, 제127회 4교시 3번, 제101회 2교시 6번, 제95회 1교시 13번, 제89회 3교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

계통접지 방식은 전원의 대지 접속 상태와 설비 노출도전부의 접지 방법을 조합해 저압 배전계통의 지락 보호 방식을 분류하는 체계이다. 계통접지 방식은 전원측 접지(첫 문자)와 노출도전부 접속(둘째 문자)의 조합으로 TN·TT·IT로 구분한다

• 계통접지: 전원 중성점 또는 상을 대지에 접속하는 방식
• TN계통: 전원 직접접지, 외함을 전원 접지점에 보호도체로 접속
• TT계통: 전원 직접접지, 외함을 별도 설비 접지극에 접속
• IT계통: 전원 비접지 또는 임피던스 접지, 외함은 접지극에 접속
• 보호도체(PE): 노출도전부와 전원 접지점을 잇는 도체
• PEN 도체: 중성선과 보호도체 기능을 겸한 도체

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 계통접지 방식은 "사고가 났을 때 전류가 어떤 길로 돌아오고, 누가 그것을 끊느냐"를 정하는 약속이다. 전원의 한쪽 끝을 땅에 어떻게 붙이는지, 기기 외함을 어디에 연결하는지에 따라 사고 전류의 크기와 차단 방식이 달라진다.

정식으로는 IEC 60364 계열에서 첫째 문자는 전원과 대지의 관계, 둘째 문자는 설비 노출도전부와 대지의 관계를 나타낸다. 첫째 문자 T는 전원점을 대지에 직접 접지한 것이고, I는 대지와 절연하거나 임피던스를 통해 접지한 것이다. 둘째 문자 T는 설비가 전원 접지극과 별도인 접지극에 접속된 것이고, N은 설비가 전원의 접지점에 보호도체로 접속된 것이다.

N 뒤의 문자는 중성선과 보호도체의 결합 방식이다. S는 중성선(N)과 보호도체(PE)를 분리한 것이고, C는 두 기능을 하나의 PEN 도체로 겸용한 것이다. 이 구분은 TN 계통의 세부 유형인 TN-S, TN-C, TN-C-S를 나눈다.

계통접지의 핵심 목적은 두 가지다. 첫째는 접촉 시 인체가 받는 전압을 제한하는 감전 보호이고, 둘째는 지락전류를 신속히 차단하거나 감시하는 보호 기능이다. 두 목적을 동시에 만족하도록 접지 임피던스와 보호장치를 맞춘다.

3. 등장 배경과 필요성

초기 전력계통은 중성점을 접지하지 않는 비접지 방식이 많았다. 저전압 단거리 선로에서는 지락 시 전류가 작아 운전 지속이 가능했지만, 선로가 길어지면서 대지정전용량이 커져 간헐 아크 지락에 의한 이상전압이 문제가 되었다. 이에 따라 중성점을 접지해 이상전압을 억제하고 지락사고 검출 감도를 높이는 방향으로 발전하였다.

저압 설비에서는 전기기기의 금속 외함이 누전으로 충전되는 사고가 감전의 주된 원인이었다. 외함을 접지하는 것만으로는 충분하지 않고, 사고 시 전류가 보호장치를 동작시킬 만큼 흐르는지, 아니면 누전차단기가 필요한지를 방식별로 판단해야 한다. 이 요구 때문에 TN, TT, IT의 구분과 기호 체계가 국제 표준으로 정리되었다.

국내에서는 한국전기설비규정(KEC)이 2021년 1월 1일부터 적용되면서 저압 접지 방식의 기호와 구성 요건이 현행 기준으로 정리되었다. 이전의 판단기준 체계와 달리 KEC는 IEC 60364의 기호와 분류를 따르므로, 답안에서는 KEC 기준의 기호와 명칭을 쓰는 것이 원칙이다.