누전차단기

누전차단기란

누전차단기는 충전도체를 흐르는 전류의 벡터합, 즉 잔류전류를 검출하는 장치다.

잔류전류가 설정값 이상이면 회로를 자동으로 차단해 감전과 누전화재를 막는다.

과부하와 단락은 막지 못하므로 과전류 차단기와 짝을 이룬다.

잔류전류 검출 원리

먼저 원리를 보자. 충전도체 L과 중성선 N을 한 철심의 영상변류기에 함께 통과시킨다.

정상 상태에서는 나간 전류와 돌아온 전류의 벡터합이 0이다.

누설이 생기면 대지로 빠진 전류만큼 합이 0이 아니게 되고, 이것이 잔류전류다.

잔류전류는 ZCT 철심에 자속 불평형을 만들어 2차 권선에 전압을 유도한다.

누설전류 합산 예시

가상의 예로 회로 3개의 누설전류가 각각 2, 6, 9mA라고 하자.

누설전류는 같은 차단기를 통과하는 회로끼리 합산한다. 합계는 17mA다.

17mA는 정격감도전류 30mA보다 작으므로 정상 상태에서는 트립하지 않는다.

여기에 인버터 고주파 누설 15mA가 더해지면 합계 32mA로 30mA를 넘어 오동작한다.

시험에 나오는 기준 수치

시험에서 자주 묻는 기준은 전기기계·기구에 설치하는 누전차단기의 수치다.

일반 기계·기구는 정격감도전류 30mA 이하, 작동시간 0.03초 이내여야 한다.

정격전부하전류 50A 이상 기기는 오작동 방지를 위해 200mA 이하, 0.1초 이내로 할 수 있다.

이 완화는 50A 이상 기기 접속분에만 적용되며 일반 회로 감도를 낮추는 근거가 아니다.

한계와 오동작 대책

누전차단기에도 한계가 있다. 합선형 누전은 잔류 자기장이 생기지 않아 감지되지 않는다.

이런 고장 아크는 화재의 원인이 되므로 아크차단기(AFCI)를 함께 검토한다.

오접속은 N선 우회나 공용, N·PE 연결, PE의 영상변류기 통과 등이 대표적이다.

오동작의 대부분은 누설전류 합산과 고조파에서 나온다. 감도를 낮추지 말고 회로를 분리한다.

핵심 정리

정리하자. 누전차단기는 잔류전류를 검출해 감전과 누전화재를 막는 장치다.

과부하와 단락은 과전류 차단기가 맡으므로 두 장치를 조합한다.

기계·기구 설치 기준은 30mA 이하, 0.03초 이내이며 50A 이상 기기는 예외가 있다.

오접속과 오동작은 원인과 현상을 함께 쓰고, 감도는 임의로 낮추지 않는다.