3. 접지방식의 분류

접지방식의 분류

접지공사에 따른 분류 / 감전,누전보호용접지 / 의료용접지 / 유효접지 / 중성점접지 / 2종접지 / 정전기방지용접지 / 등전위접지 /

가. 접지공사에 따른 분류

종류	접지 저항	접지선의 최소 굵기	적용
1종 접지 공사	10Ω 이하	지름 2.6㎜ 이상의 연동선	기술기준에 의한 대상 고압 이상의 기기 외함 접지, 특 고압계기용 변성기 2차측전로, 피뢰기, X-ray, 정전 방전기 등 중요기기
2종 접지 공사	150 1선 지락 전류 이하	지름 4.0㎜ 이상의 연동선 지름 2.6㎜ 이상 (고압→저압변성)	기술기준에 의한 대상 모든 변압기의 2차측 전로 고,저압 혼촉방지판의 접지
3종 접지 공사	100Ω이하 0.5초 이내 전로 차단시 500Ω	지름 1.6㎜ 이상의 연동선	기술기준에 의한 대상 400v미만의 기기 외함 접지 고압 계기용변성기 2차측전로 기타 : 굴뚝,철대, 난간
특별 3종 접지 공사	10Ω 이하	지름 1.6㎜ 이상의 연동선	기술기준에 의한 대상 400v이상의 저압기기 외함. 사우나 스토브 수영장 등
의료용 접지	10Ω 이하 단, 등전위 접지시공시에는 100Ω 이하도 가능	접지간선 단면적 14㎟이상 분기선 5.5㎟ 이상	기술기준 268조의2

감전방지를 위한 접지저항은 변압기의 2종접지저항 값에 따라 달라지나 현실적으로는 허용 인체통과전류 이하로 저하시키기 어려운 일이며, 이에 대한 대책으로 누전발생시 신속(국내 : 30㎃이하, 0.03초)히 전로를 차단하여 전위상승을 방지할 수 있는 누전차단기를 설치하여 인명을 보호하고 있으며, 전기설비기술기준에서 누전차단기의 설치대상을 법으로 규정하고 있다.

지락전류가 인체에 미치는 영향은 인체를 관통하는 전류의 크기, 지속시간 및 신체를 통과하는 경로 신체의 저항에 따른다.

2. 의료용 접지 (기능접지+감전보호용접지)

최근 ME(Medical Electronic)기기의 급속한 보급으로 ME기기의 전격에 대한 철저한 대책을 요하게 되었다. 의료용 전력은 일반전기설비의 수10㎃ 에 비하여 누설전류가 0.1㎃ 이하인 값으로 접지의 방법, 개소선정, 저항치의 제한 등의 특징에서 일반전기설비의 접지와 구분된다.

2-1. 의료기기의 누설전류와 의료기기의 감전

2-1-1. 누설전류

보통 누전은 기기고장이나 절연물 열화로 일어나는 누설전류에 기인하나 의료기기의 마이크로쇼크나 미크로쇼크는 절연이 양호한 정상기기라도 외부도체의 정전용량때문에 누설전류를 야기시킨다.
의료기기설비의 많은 양이 UA단위를 문제로 하는 경우가 많으므로 이러한 누설전류는 인체(환자의 경우)에 중대한 영향을 미친다.

2-1-2. 의료설비의 감전

일반 통상적인 감전은 상당한 누설전류까지 허용되고 감전된 경우에는 스스로 위험을 제거하거나 위험을 알릴 수 있으나 환자의 의료설비 감전은 심장에 직접 또는 지근거리에서 흐르는 전류의 경우 등 대단히 미약한 경우에도 심실세동의 위험이 있고 체력이 쇠약해 지거나 마취 등으로 신체가 부자유스러운 경우 제3자에게 위험을 알릴 수 없고,
또한 제3자도 이 전류를 감지할 수 없으므로 적은 전류에도 환자는 치명적인 결과를 초래할 수 있다.

2-1-3. 감전전류의 종류와 반응

종류	감전 전류치	반응
마크로쇼크Macro Shock	최소 감지전류 1㎃ 채용 전류 값 0.1㎃	수술자,환자,보조원에게 누설전류가 심리적 악영향을 주고, 2차적 장애를 일으킬 수 있는 전류의 쇼크.
미크로쇼크Micro Shock	최소 감지전류 10㎂ 채용 전류 값 0.1㎂	전류의 유입,유출점 어느 한쪽이 심근에 접하고 있거나 지근거리에 있는 경우의 쇼크를 말한다.
감지전류	1㎃ 초과	인체에 자극을 느끼는 전류
경련전류 (불수의전류)	5~20㎃	도체를 잡은 상태에서 경련이 일어나고 도체를 놓을 수 없는 상태 스스로 움직일 수 없다.
심실 세동전류 (심실세동전류)	50㎃에서 수초	인체통과전류가 수십㎃에 달하고 경과시간이 길면 심장의 경련을 일으켜 심장이 멎는 전류치를 말한다.

2-1-4. 의료용 접지방식

<수술실 접지 구성도>

2-2-4-1. 의료접지방식의 종류 및 특징

접지방식

적용 및 채용 접지 값

내 용

보호접지

Macro Shock에 대한 대책이며 ME기기 등의 전기기기 금속제 외함 등에 행하는 접지.
일반적으로 0.1Ω의 전기저항으로 규정

접지극 : 건물의 철골 철근을 이용하는 것이 가장 좋다.
접지간선 : 단면적 14㎟ 이상의 IV 또는 철근, 철골이용
접지센타
분기바 : 두께4㎜이상, 단면적 80㎟ 이상의 동대
리드선 : 5.5㎟이상의 나연동선 10줄 접속
멀티접지단자
등전위 접지를 위한 접지리드선을 연결시키는 접지단자로서 3개의 접속점을 가진다.
접지연락선 :
다른 접지도선과의 연결이나 연접을 행하기 위한 경우에 사용

등전위 접지(ERP시스템)

Micro Shock방지 대책으로서 누설전류가 10㎂ 이하로 되도록 정전자계가 유기되는 도전체를 접지하는 것.
수술실, 중환자실, 인큐베이터실 등

실내급수관, 가스관, 금속창문 틀, 침대 금속체 등으로 0.02㎡ 이상 또는 길이 20㎝ 이상으로 손에 접촉할 가능성이 금속부를 접지하여 전위차를 10㎷이하로 제한한다. (모두 1개소의 접지센터에 배선한다)
인체의 최소저항은 1000Ω이므로 전위차 (1000×10㎂ = 10㎷)를 억제가 가능하다.

정전기 장해 방지용 접지

등전위접지와 병행조치
환자용 승강기
수술대등

마찰 등으로 인한 정전기의 축적방지 및 발생정전기의 신속한 방전.

잡음

방지용

접 지

전자 쉴드룸이라고 하며 내외부의 강한 전계의 침입으로 인한 잡음으로 검사장해, 통신기기의 장해로 인한 기능저하의 방지하기 위한 접지
뇌파검사실
심전도실

전자쉴드의 종류 : 전자파의 침입(수동차폐) 또는 누출(능동차폐)을 방지하는 것으로 구분되며 쉴드의 종류는
전자쉴드 : 자계를 발생 유기하는 발생체로부터의 잡음을 쉴드.
정전쉴드 : 정전기를 유기하는 전하로 부터의 영향을 쉴드.
쉴드의 재료
도전률,투자율이 큰 것
동, 철, 납(X-ray실의 방사선 차폐)
쉴드 방법
- 쉴드효과는 100㏈가 목표
- 쉴드룸 본체접지.
- 전원필터설치, 절연변압기 설치
- 금속관 쉴드 또는 쉴드케이블 사용
- 백열등 설치하고 쉴드커버 부착.
- 전자파 발생기는 안정기는 외부에 설치

바닥도전상

수술실에서 유기될 수 있는 누설전류 및 정전기 등을 신속히 조밀하게 대지로 방류시키기 위한 설비
수술실,내시경실,분만실,마취가스창고 등에 적용

매설 격자망(동판)을 도전성 몰탈에 매설하여 접지한다.

쉴드차폐

Noise를 방지하기 위한 종합적인 대책.
내,외부의 강한 전계 침입으로 인한 각종 ME 기기의 기능저하를 막기 위한 접지.

쉴드 대상물을 쉴드재료로 감싸는 것

종류별 효과 (그림)

한겹 금망 바닥 제외

한겹 금망 바닥 포함

한겹 금망 바닥 쉴드

한겹 철망 바닥 포함

금망
+
철망

이중

철판

20㏈

30~ 40 ㏈

40~ 50 ㏈

50~ 60 ㏈

60~ 70 ㏈

80㏈ 이상

절연변압기

수술실의 ME전원은 무정전 전원장치에서 공급을 받고 전원도체가 쉴드되어 있더라도 반드시 절연변압기와 절연판넬에서 공급하여야 한다.
대부분 표준용량 5KVA로 수술실 1개당 1대를 설치하여 운영한다.
간선은 폴리에틸렌전선을 사용하고, PVC 함에 수납한다.

2-1-4-2. [표] 아이솔레이션시스템, ERP시스템, 도전바닥의 선택

수술의 종류, 방의 용도별 구분	아이솔레이션 시스템	ERP (등전위 접지)	도전바닥
뇌 외과 심장외과 흉부외과 이식수술 위장,담낭 적출술 자궁적출술 충수절제술 이비인후과수술 안과수술 ICU,CCU 분만실 심혈관 X선 조형 수술실 심근 카테테르 검사실 심전도 검사실	● ● ● ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ● ● ○	● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ○	● ● ● ● ● ● ● ● ● ○ ○ ● ● ○

●반드시 설치한다 ○설치하는 것이 좋다

3. 계통접지

유효접지

1선지락시 어느 점에서든 영상 임피던스 對 정상 임피던스의 비가 어느 범위
(Ro/X1≤1, Xo/X1≤3 ) 에 있고,
건전상 대지전압의 상승이 상규 대지전압의 1.3배(계통 선간 전압의 75%) 이하인 접지로서 피뢰기의 정격전압을 낮추어 변압기의 절연을 경감할 수 있다.(사실상 직접 접지계를 의미한다)

3-1. 제2종 접지

3-1-1. 목적

고,저압 혼촉사고시 저압측 전로의 전압 상승을 방지.

특별고압과 고,저압 혼촉방지.

고압과 저압의 혼촉방지.

3-2. 중성점 접지

3-2-1. 목적

지락사고 및 계통공진시 이상전압 상승에 의한 위험방지 및 경감과 보호장치의 확실한 동작을 위함.

고장시(아크지락, 기타원인) 이상전압의 발생 방지
고장점에 적당한 전류를 보내어 계전기의 동작을 확실하게 한다.
건전상의 전위상승을 억제시키고 선로 및 기기의 절연을 절감 시킨다.
소호리액터 방식에서는 1선 접지 사고점의 아크를 신속히 소멸시킨다.

3-2-2. 종류별 지락전류

중성점 접지방식	지락전류
비접지방식	- Cs : 대지정전용량(㎌) - E : 상전압
직접접지방식
저항접지방식 (고,저저항접지방식)
소호리액터접지방식 ★소호리액터를 설치하였을 경우에는 내 전압시험, 온도상승시험, 동조 탭 선정시험, 소호시험을 실시한다.	지락전류 리액턴스 인덕턴스 소호리액터의 용량
중성점 잔류전압

3-2-3. 중성점 접지의 적용장소

특별고압과 고,저압 변압기 중성점.
특별고압과 고압 발전기 중성점.
접지변압기(중성점을 얻기 위해 설치한 변압기)의 중성점

3-2-4. 중성점 접지의 종류별 특징

구분

특 징

장 점

단 점

2종 접지

특별고압과 고,저압 혼촉방지
고압과 저압의 혼촉방지

중

성

점

접

지

비

접

지

1선지락사고시 다른 건선 상 대지전압이 상 전압에서 선간 전압까지 상승하고 대지충전전류가 일반적으로 Arc가 되어 지락점을 통과.
지락전류 Ig = jω3CsE

대지충전전압이 높다.
선로계통의 요동이 적다.
고장시 V결선 가능

지락사고시 선택차단 곤란
장거리 송전에 부적합
1선 지락시 건전상 전위상승 √3배

저

항

접

지

중성점을 적당한 저항 값으로 접지시켜 접지사고시 접지전류를 제한하면서 Arcing 접지현상을 방지하고 접지계전기를 동작 시켜서 고장회선을 차단하는 방식

저항치는 다음사항을 고려하여 결정한다.
- 아킹 현상을 일으키는 한도 이하이어야 한다.
- 접지전류가 계전기를 확실히 동작시킬 수 있는 값 이상이어야 한다.
.(100~200A 정도)접지의 주목적이고 또한 무리가 없는 제한전류치이다.
- 근접 약전선에 위험전압을 유기하지 않도록 접지전류를 제한하는 크기일 것.

고 저항 접지 : 100 ~ 1000Ω (5~100A정도)
저 저항 접지 : 30Ω 이하(200A 이상)
저항재료는 이전에는 니크롬선이 일부 사용되었는데 현재는 주철판그리드가 사용되고 있고, 온도상승한도는 350[℃]이고, 정격시간은 5~60초,
지락보호계전방식 참고

- Cs : 대지정전용량(㎌)
- E : 상전압

지락사고시 선택차단 가능
지락보호가 비교적 용이하다

1선 지락시 건전상 전위상승 √3배

직
접
접
지

저항이 "0"에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식

1선지락시 건전상의 전위상승이 다른 방식에 비해 아주 적음 (1.3배)
개폐서지의 파고값이 낮아 기기의 절연레벨이 낮아지고, 또한 피뢰기의 책무경감이나 피뢰기의 효과를 증대시킬 수 있다.
특히 직격뢰 서지를 개폐서지와 거의 같은 정도로 억제할 수 있어 효과가 크다.
지락계전기의 동작이 용이하고, 지락사고시 선택차단 가능하다.
변압기의 단절연이 가능해 경제적이다.

지락 고장전류가 저역율 대전류이기 때문에 송전계통의 과도안정도에 영향이 크다.
단시간 사고시에도 피해우려
지락사고시 병행 통신선에 유도장해가 크고, 평상시에도 송전선의 불평형 전류나 변압기의 제3고조파 전압 및 전류에 의하여 유도장해의 우려가 있다.
지락전류가 커서 기기에 대한 기계적 충격을 주어 손상을 받기 쉽고 고장점에서 애자의 파손, 전선용단 등의 염려도 있다.
차단기의 용량이 대용량화 된다(특히 송전선의 경우에는 1선지락사고가 많기 때문이다)

리
액
터
접
지

뇌로 인한 이상전압을 대지로 유도시키기 위해 채용.
저항접지방식과 같이 고장전류를 제한시켜 과도안정도를 향상시킬 목적으로 채용하는 방식.

저항접지에서와 달리 전력소비가 적다.

지락검출이 어렵다
접지장치가 커진다
1선지락시 건전상 전위상승 √3배

소
호
리
액
터

접
지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 리액터를 통하여 접지하는 방식.
소호리액터를 설치하였을 때에는 내 전압시험, 온도상승시험, 동조 탭 선정시험, 소호시험을 실시한다.
일반기기와 달리 15분 또는 10분 정격의 것이 많이 사용된다.
소호리액터의 합조도
소호리액터의 탭이 공진점을 벗어난 정도를 합조도라 한다. 소호리액터의 사용 탭 전류를 I, 전 대지 충전전류를 Ic라고 하면 합조도는 아래와 같다.

그림의 소호리액터 접지에서는 지락전류가 "0"이 되므로 70KV이상의 송전선에서 많이 사용되고 있다.

소호리액터의 용량

[예제] 소호리액터의 리액턴스, 인덕턴스 용량은? 단, 3상 1회선 154[KV],60[Hz], 1선의 대지정전용량 0.53㎌, 소호리액터를 접속시키는 변압기 1상당의 리액턴스는 9[Ω]이다.

[풀이]

1. 소호리액터의 리액턴스

2. 소호리액터의 인덕턴스

3. 소호리액터의 용량

1선지락시 고장점에는 극히 작은 손실전류 만 흐름(지락시 자연 소호)
고장점 회복전압 상승률이 적다(공진조건에 따라 다르다)

단락사고시 이상전압 발생
선택 접지계전기 동작이 곤란하고 정정이 어렵다.(불가능)
접지장치가 커지고 비싸다.
1선지락시 건전상 전위상승 √3배

3-2-5. 중성점 접지방식의 비교

구분	비접지	직접접지	고저항접지	소호리액터접지
1선지락고장시 건전상의 대지전압 (상전압의 배수)	√3배 이상	큰변화 없음	√3배 이상	√3배 또는 그 이상
피뢰기	1.4E	1.04~1.06E	1.4E	1.4E
기기절연수준	최고	최저 단절연이 가능하다	비접지보다 약간 낮은 수준	고저항 접지와 비슷
다중고장에의 확대가능성	길이가 길수록 가능성이 크다	거의 없음	비접지보다 가능성이 적다	고저항 접지와 비슷
1선지락전류의 크기	소	최대	100~150A	최소
보호계전기동작	지락계전기의 적용이 곤란하다	확실, 신속, 신뢰도 최대	소세력 지락계전기	선택지락계전기 적용이 곤란
전자유도장해	적음	크다 (고속차단에 의해 고장시간을 단축한다)	적음	적음
1선지락시 과도안정도	크다	최소 (고속도 재폐로에 의해 개선)	중	최대
접지장치 가격	적음	최소	저항기 값이 크다.	리액터 값이 크다
지락사고의 제거	곤란	용이	비교적 용이	자연소호
국내 상황	3.3, 6.6, 22 KV	154, 345KV	배전선로가 긴 공장의 수변전설비	66KV

4. 배전계통의 접지방식 결정시 고려사항

배전계통의 접지방식 결정시는 계통접지의 목적에 부합되는가를 검토한다.

이상전압의 억제
계전기의 동작
지락전류에 의한 기기의 손상
통신선에의 유도장해
중성점을 만드는 방법.

다. 독립접지와 공용접지

구분	장 점	단 점	적 용
공 용 접 지	접지저항 값을 얻기가 쉽다. 접지공사가 경제적이다 접지신뢰도가 높다 대상기기에 적용이 쉽다	타 기기의 계통에 영향을 주고 받는다. 보호대상물을 제한할 수 없다.	3종접지의 대부분 일반기기 및 제어반 병원의료용 접지는 연접임
독 립 접 지	타 기기의 계통에 영향을 주거나 받지 않는다.	접지저항 값을 얻기가 어렵다 접지공사비가 많다. 접지신뢰도가 낮다. 대상기기 적용이 어렵다	피뢰기 피뢰침 등 1종,2종,3종, 특3종접지 통신 컴퓨터 시스템 접지 ME 기기 전력변환장치 (UPS, CVCF 등)

전기설비 기술기준

268조의2 의료실의 접지 등의 시설