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소개
이 글의 목적은 전기 설비의 안전, 설계, 설치 및 테스트에 대한 AS/NZS 3000 배선 규정의 요구 사항을 충족하기 위해 접지 오류 루프 임피던스라고도 하는 오류 루프 임피던스에 대한 이해를 돕기 위한 것입니다.
결함 루프 임피던스는 수작업으로 계산하거나 소프트웨어를 사용하여 계산할 수 있습니다. Cable Pro Web 소프트웨어는 결함 루프 임피던스를 정확하게 계산할 수 있습니다.
이 문서는 다음을 제공합니다:
- 설계 및 계산을 수행하는 데 필요한 오류 루프 임피던스에 대한 이론적 배경을 통해 이해를 높일 수 있습니다.
- 호주 및 뉴질랜드 표준 AS/NZS 3000:2018의 요구 사항을 충족하기 위한 프로세스 및 절차 수행에 대한 실용적인 가이드입니다.
- Cable Pro Web 소프트웨어에서 접지 케이블 크기를 계산하기 위해 고장 루프 임피던스를 사용하는 방법에 대한 정보입니다.
고장 루프 임피던스의 이론적 배경
MEN 시스템의 접지 오류 루프는 다음과 같은 구성 요소로 이루어져 있습니다:
- 메인 접지 단자/연결 또는 바 및 MEN 연결을 포함한 보호 접지 도체(PE)입니다.
- 주 중성 단자와 변압기 중성점 사이의 중성 도체(N)로 구성된 중성 복귀 경로입니다.
- 변압기 권선을 통과하는 경로입니다.
- 결함이 발생한 지점까지의 활성 도체(A)입니다.
지락 루프는 일반적으로 다음 두 부분으로 구성되는 것으로 간주됩니다:
- 기준점의 업스트림 또는 '외부'에 있는 도체입니다.
- 기준점으로부터 회로의 다운스트림 또는 '내부'에 있는 도체입니다.
그림 2는 활성 접지 단락에 대한 접지 오류 루프를 보여줍니다. 고장 전류는 개별 요소의 임피던스의 합에서 얻은 총 경로 임피던스(Zs)에 의해 전류 크기가 제한되는 순간 접지 오류 루프를 통해 흐르게 됩니다.
호주 표준의 요구 사항
AS/NZS 3000 배선 규정은 호주와 뉴질랜드 전역에 적용되며 호주와 뉴질랜드의 모든 주에서 법률의 전체 또는 일부에 참조됩니다. 따라서 이러한 지역의 모든 전기 회로의 설계 및 설치는 이 표준의 최소 요구 사항을 충족해야 합니다.
AS/NZS 3000에 명시된 기본 안전 요건은 사람을 전류가 흐르는 부품과의 '간접 접촉'으로부터 보호하는 것입니다. 전원 공급 장치의 자동 차단은 이 요건을 충족하는 가장 일반적인 방법입니다. 하지만 그 외에도 다른 방법이 있습니다.
배선 규정을 준수하려면 전기 설비의 각 회로는 활성 접지 도체 또는 전기 설비의 어느 곳에서나 노출된 기타 전도성 부품 사이에 무시할 수 있는 임피던스의 단락이 발생할 경우 지정된 시간 내에 전원 공급 장치가 자동으로 차단되도록 설계해야 합니다.
활성 대 접지 고장이 발생할 때 AS/NZS 3000의 이 요구 사항을 충족하려면, 그리고 이것이 중요한 부분입니다. 고장 루프 경로(변압기 권선뿐만 아니라 모든 도체, 연결 및 접점으로 구성)의 총 임피던스는 보호 장치가 지정된 시간 내에 작동할 수 있도록 충분한 전류가 흐르도록 충분히 낮아야 합니다.
따라서 실제 총 지락 루프 임피던스(Zs)와 최대 허용 지락 루프 임피던스 Zmax를 구해야 합니다.
실제 결함 루프 임피던스(Zs) 계산하기
총 접지 루프 임피던스(Zs)는 그림 2에 표시된 고장 루프 임피던스 전류 경로에 있는 모든 회로 구성 요소의 임피던스의 합과 거의 같습니다.
즉, 총 결함 루프 임피던스는 다음과 같습니다:
내부 임피던스(Zint)는 다음과 같이 계산됩니다:
Cable Pro가 접지 오류 루프 경로에서 도체의 임피던스를 결정하는 데 사용하는 정확한 방법은 AS/NZS 3008.1 - 전기 설비 - 케이블 선택에 제공된 저항 및 리액턴스 데이터를 사용하는 것입니다.
외부 임피던스(Zext)를 계산하기 위해 보호 장치의 위치에서 공칭 위상 전압의 80% 이상을 사용할 수 있어야 한다는 AS/NZS 3000의 규칙이 사용됩니다.
허용되는 최대 결함 루프 임피던스(Zmax) 계산하기
실제 고장 루프 임피던스(Zs)는 고장 시 회로 보호 장치가 작동할 수 있도록 허용되는 최대값보다 낮아야 합니다.
허용되는 최대 고장 루프 임피던스(Zmax)는 보호 장치의 정격을 기준으로 다음과 같이 계산됩니다:
어디
Uo = 공칭 위상 전압.
Ia = 보호 장치의 자동 작동을 보장하는 전류.
Zmax = 최대 지락 루프 임피던스.
회로 차단기의 평균 트립 전류는 다음과 같습니다:
- 유형 B = 4(일반) × 정격 전류
- C형 = 7.5(일반) × 정격 전류
- 유형 D = 12.5(일반) × 정격 전류
- 퓨즈의 Ia는 AS 60269.1의 적절한 평균값입니다.
실제 트립 승수 값은 다를 수 있으며 Cable Pro 소프트웨어에서 이 값은 실제 보호 장치 설정과 일치하도록 변경됩니다.
실제 총 임피던스(Zs)에 대한 최대 접지 루프 임피던스(Zmax) 값은 적절한 접지 케이블 크기를 결정하는 데 사용할 수 있습니다(아래 설명 참조).
접지 케이블 크기를 계산하는 방법
접지 케이블의 크기는 충분히 확보해야 합니다:
- 적절한 접지 오류 루프 임피던스(Zs).
- 관련 회로 보호의 트립 시간과 최소한 동일한 시간 동안 예상되는 지락 전류에 대한 적절한 전류 전달 용량(단열 방정식).
- 적절한 기계적 강도.
접지 케이블 크기는 다음 중 하나를 선택합니다:
(a) 가장 큰 활성 케이블 크기(또는 병렬 회로가 있는 경우 합산)와 관련하여 보수적인 접지 케이블 크기를 제공하는 AS/NZS 3000:2018의 표 5.1.
(b) 계산에 의한 방법 - 보호 장치 세부 정보를 알고 있어야 합니다. 접지 케이블 크기를 계산할 때는 적절한접지 루프 임피던스를 확보해야 합니다.
