계통접지방식(TN·TT·IT)

왜 배우는가: 계통접지방식은 저압 설비에서 감전 보호, 지락전류 경로, 보호협조와 직결되며, 기술사 시험에서 TN·TT·IT의 구분 기호와 특징 비교가 여러 교시에 걸쳐 반복해 출제된다. 설계 단계에서 접지방식을 잘못 고르면 누전차단기 동작 실패나 중성선 전위 상승 같은 사고로 이어진다.

출제 이력: 제134회 4교시 3번, 제125회 4교시 2번, 제120회 4교시 6번, 제101회 2교시 5번, 제92회 1교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

계통접지방식은 저압전로에서 전원계통의 한 점과 대지의 관계(제1문자), 전기설비 노출도전부와 대지의 관계(제2문자)로 보호도체와 중성선의 접속 방식을 분류한 것이다.

• 계통접지방식(system earthing)
• TN 계통, TT 계통, IT 계통
• PEN 도체(Protective Earthing conductor and Neutral conductor)
• 보호도체(PE, Protective Earthing conductor)
• 노출도전부(exposed-conductive-part)
• 접지전극(earth electrode)

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 저압 설비에서 전원 쪽 중성점을 땅에 연결했는지, 그리고 설비의 금속 외함을 어떤 방식으로 땅에 연결했는지를 정하는 약속이다. 두 가지 질문에 답하면 방식이 정해진다. 첫째, 전원의 중성점이 대지에 직접 연결되어 있는가. 둘째, 설비의 노출도전부는 전원 쪽 접지와 같은 도체로 이어져 있는가, 아니면 별도의 접지극으로 이어져 있는가.

정식 정의는 한국전기설비규정(KEC)이 정한 분류다. 제1문자는 전원계통과 대지의 관계를 나타내며, T는 한 점을 대지에 직접 접속하는 것, I는 모든 충전부를 대지에서 분리하거나 한 점을 임피던스를 통해 접속하는 것이다. 제2문자는 설비의 노출도전부와 대지의 관계를 나타내며, T는 노출도전부를 대지에 직접 접속하는 것, N은 노출도전부를 전원계통의 접지점에 접속하는 것이다. 제3·제4문자는 중성선과 보호도체의 결합 방식을 나타낸다. 제3문자 S는 중성선과 보호도체를 별도로 두는 것, C는 하나의 도체(PEN)로 결합하는 것이다.

핵심 용어는 다음과 같다.

• TN 계통은 전원의 한 점을 직접 접지하고, 설비의 노출도전부를 그 접지점에 보호도체로 접속하는 방식이다. 중성선과 보호도체의 결합 방식에 따라 TN-C, TN-S, TN-C-S로 나뉜다.
• TT 계통은 전원의 한 점을 직접 접지하고, 설비의 노출도전부는 전원과 무관한 별도의 접지극에 접속하는 방식이다.
• IT 계통은 충전부를 대지에서 분리하거나 한 점을 높은 임피던스로 접지하고, 설비의 노출도전부는 별도로 접지하는 방식이다.

기호 표시 원리는 방식의 '이름 자체가 구성을 설명한다'는 데 있다. 예를 들어 TN-C-S는 앞부분에서 중성선과 보호도체가 전원 쪽에서 PEN으로 묶이고, 뒷부분에서 PE와 N으로 분리된다는 뜻이다.

3. 등장 배경과 필요성

저압 배전 초기에는 중성선을 접지하고 설비 외함을 중성선에 접속하는 방식이 주로 쓰였다. 이 방식은 도체 수가 적어 경제적이지만, PEN 도체가 끊어지면 설비 외함에 전압이 나타나는 문제가 있었다. 이 때문에 보호도체와 중성선을 분리하는 TN-S 방식과 혼합형인 TN-C-S 방식이 확산되었다.