0. 누설전류 분석과 누전차단 기술 로드맵 ( Road Map )

본 로드 맵은 재신정보에서 최초로 제작하여 발표함

1. 제안 배경(문제점) 및 필요성 (왜 활선상태에서 IGR을 관리해야 하는가?)

가정과 사무실에 많이 있는 전자식 형광등, PC, 복사기, 프린터등에 있는 SMPS, 인버터등 디지털 장비에는 전압안정화 회로 및 노이즈 제거를 위한 콘덴서를 많이 사용하고 있고, 전력케이블의 규모가 커져 대지 정전용량 증대로 배전선에 1상 지락시 건전상에 용량성 동작 누설전류가 순간적으로 상승함으로써 누전차단기가 불필요하게 동작하나, 정확한 원인을 파악, 분석하지 못하고 있었으나, 우리 회사에서 원인을 모두 파악하고 있으며,

또한 원인을 찾기 위해서는 모든 장비의 전원선을 분리 후에 절연저항 측정기(Megger)로 측정하여야 하지만 현실적으로 장비를 다운시켜서 절연저항을 측정할 수 있는 대상이 극히 더물어 대부분 절연저항 시험을 하지 못하고 있는 상황이며, 또한 절연저항 시험할 경우에는 심야에 작업함으로써 인력과 경비낭비가 많은 실정입니다.

따라서 현재의 절연저항 측정방식으로는 통신, 방송, 전기제어 장비의 내부 회로에 있을 수 있는 절연저항을 측정할 수 없다는 결정적 한계를 가지고 운영하고 있습니다.

※ IGR의 정의
  • Current of Leakage Ground Resistance 의 의미로서 전선로 또는 장비내의 절연저항이 파괴되어 대지로 흐르는 유효성분의 저항성 누전전류를 의미함
※관련 기준 참조 :
  • 전기설비 기술기준 제52조 ( 산업통상자원부 고시 제 2019-45호 )
    제52조 (저압전로의 절연성능) 전기사용 장소의 사용전압이 저압인 전로의 전선 상호간 및 전로와 대지 사이의 절연저항은 개폐기 또는 과전류차단기로 구분할 수 있는 전로마다 다음 표에서 정한 값 이상이어야 한다.

    다만, 전선 상호간의 절연저항은 기계 기구를 쉽게 분리가 곤란한 분기회로의 경우 기기 접속 전에 측정할 수 있다. 또한 측정시 영향을 주거나 손상을 받을 수 있는 SPD 또는 기타 기기 등은 측정 전에 분리시켜야 하고, 부득이히게 분리가 어려운 경우에는 시험전압을 250V DC로 낮추어 측정할 수 있지만 절연저항 값은 1㏁ 이상이어야 한다.
    전로의 사용전압
    [V]
    DC시험 전압
    [V]
    절연저항
    [㏁]
    SELV 및 PELV 250 0.5
    FELV, 500V 이하 500 1.0
    500V 초과 1,000 1.0
    [주] 특별저압(extra low voltage : 2차 전압이 AC 50V, DC120V 이하)으로 SELV(비접지회로 구성) 및 PELV(접지회로구성) 은 1차와 2차가 전기적으로 절연된 회로, FELV는 1차와 2차가 전기적으로 절연되지 않은 회로
  • 전기설비 기술기준의 판단기준
    제13조 (전로의 절연저항 및 절연내력)
    ⓛ사용전압이 저압인 전로의 절연성능은 기술기준 제52조를 충족하여야 한다. 다만 저압전로에서 정전이 어려운 경우 저항성분의 누설전류가 1㎃이하이면 그 전로의 절연성능은 적합한 것으로 한다.
    ( 산업통상자원부 공고 제2019-195호 )

    ②고압 및 특별고압의 전로(제12조 각 호의 부분, 회전기, 정류기, 연료전지 및 태양전지 모듈의 전로, 변압기의 전로, 기구등의 전로 및 직류식 전기철도용 전차선을 제외한다)는 표 13-1에서 정한 시험전압을 전로와 대지간(다심케이블은 심선 상호간 및 심선과 대지간)에 연속하여 10분간 가하여 절연내력을 시험하였을 때에 이에 견디어야 한다. 다만, 전선에 케이블을 사용하는 교류 전로로서 표 13-1에서 정한 시험전압의 2배의 직류전압을 전로와 대지간(다심 케이블은 심선 상호간 및 심선과 대지간)에 연속하여 10분간 가하여 절연내력을 시험하였을 때에 이에 견디는 것에 대하여는 그러하지 아니하다.
    [해설] 에너지 절약과 제어기능이 우수하여 세탁기, 에어컨, 엘리베이터, 자동제어용 정밀 모터등에 많이 사용되고 있는 인버터는 고주파 누설전류가 많이 발생되어 건물 내 배선을 통하여 모든 전자기기에 전자장해를 일으킬 우려가 있고, 발.변전소등 주요 전력 제어실에서는 누설전류의 과다로 기존 누전차단기를 설치할 경우 오작동이 많아 누전차단기의 설치지역에서 예외 구역으로 허용하고 있지만, 이때 만약 실제 저항성 누전이 발생하면 누전화재로 이어질 수가 있어 매우 위험하여 별도로 온라인 상시 누설경보기를 설치할 것을 권고하여 일부 사용하고 있지만, 이 방식 또한 벡터합으로 측정되어 정확한 누전경보를 발생시킬 수가 없는 상황입니다.

    상기 조항의 “저항성분의 누설전류 1mA” 는 2019년도에 드디어 기준을 수정하여 시행하게 되어 그동안의 혼선을 해소하게 되었습니다.
    제41조 (지락차단장치 등의 시설)
    ⓛ금속제 외함을 가지는 사용전압이 60V를 초과하는 저압의 기계 기구로서 사람이 쉽게 접촉할 우려가 있는 곳에 시설하는 것에 전기를 공급하는 전로 (제2항, 제166조 제2항 제2호, 제189조 제1항, 제8호, 제192조 제1항 제5호, 제202조 제2항, 제221조제4항, 제225조제4항, 제234조제4항, 제235조 제1항 제9호, 제3항 및 제4항, 제236조 제1항, 제9호, 제2항, 제3항 및 제4항 제237조 제3항 제2호 및 제4항 3호, 제241조 제1항 제6호 제249조 제4항에 규정하는 것 및 관등회로를 제외한다. 이하 이 항에서 같다)에는 전로에 지락이 생겼을 때에 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 하여야 한다. 다만, 다음 각 호의 1에 해당하는 경우에는 그러하지 아니하다.
    1. 기계기구를 발전소.변전소.개폐소 또는 이에 준하는 곳에 시설하는 경우.
    2. 기계기구를 건조한 곳에 시설하는 경우.
    3. 대지전압이 150V 이하인 기계기구를 물기가 있는 곳 이외의 곳에 시설하는 경우
    4. 전기용품안전관리법의 적용을 받는 2중 절연구조의 기계기구를 시설하는 경우
    5. 그 전로의 전원측에 절연변압기(2차 전압이 300V 이하인 경우에 한한다)를 시설하고 또한 그 절연변압기의 부하측의 전로에 접지하지 아니하는 경우.
    6. 기계기구가 고무·합성수지·기타 절연물로 피복된 경우
    7. 기계기구가 유도전동기의 2차측 전로에 접속되는 것일 경우
    8. 기계기구가 제12조 제8호에 규정하는 것일 경우.
    9. 기계기구내에 전기용품안전관리법의 적용을 받는 누전차단기를 설치하고 또한 기계기구의 전 원연결선이 손상을 받을 우려가 없도록 시설하는 경우
    ②특별고압전로 또는 고압전로에 변압기에 의하여 결합되는 사용전압 400V 이상의 저압전로(발전소 및 변전소와 이에 준하는 곳에 있는 부분의 전로를 제외한다. 이하 이항에서 같다)에는 전로에 지락이 생겼을 때에 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 시설하여야 한다.

    ③고압 및 특별고압 전로 중 다음 각 호에 열거하는 곳 또는 이에 근접한 곳에는 전로(제2호의 곳 또는 이에 근접한 곳에 시설하는 경우에는 수전점의 부하측의 전로, 제3호의 곳 또는 이에 근접한 곳에 시설하는 경우에는 배전용 변압기의 부하측의 전로, 이하 이 항 및 제4항에서 같다)에 지락(전기철도용 급전선에 있어서는 과전류)이 생겼을 때에 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 시설하여야 한다. 다만, 전기사업자로부터 공급을 받는 수전점에서 수전하는 전기를 모두 그 수전점에 속하는 수전장소에서 변성하거나 또는 사용하는 경우는 그러하지 아니하다.
    1. 발전소 변전소 또는 이에 준하는 곳의 인출구
    2. 다른 전기사업자로부터 공급받는 수전점
    3. 배전용변압기(단권변압기를 제외한다)의 시설 장소
    ④저압 또는 고압전로로서 비상용 조명장치 비상용승강기 유도등 철도용 신호장치, 300V 초과 1,000V 이하의 비접지 전로, 제27조제6항의 규정에 의한 전로, 기타 그 정지가 공공의 안전 확보에 지장을 줄 우려가 있는 기계기구에 전기를 공급하는 것에는 전로에 지락이 생겼을 때에 이를 기술원 감시소에 경보하는 장치를 설치한 때에는 제1항 내지 제3항에 규정하는 장치는 이를 시설하지 아니할 수 있다.

    제166조 (옥내 전로의 대지 전압의 제한)
    ②주택의 옥내전로(전기기계기구내의 전로를 제외한다)의 대지전압은 300V 이하이어야 하며 다음 각 호에 의하여 시설하여야 한다. 다만, 대지전압 150V 이하의 전로인 경우에는 다음 각 호에 의하지 아니할 수 있다.
    1. 사용 전압은 400V 미만일 것.
    2. 주택의 전로 인입구에는 전기용품 안전관리법의 적용을 받는 인체보호용 누전차단기를 시설할 것. 다만, 전로의 전원측에 정격용량이 3kVA 이하인 절연변압기(1차 전압이 저압이고 2차 전압이 300V 이하인 것에 한한다)를 사람이 쉽게 접촉할 우려가 없도록 시설하고 또한 그 절연변압기의 부하측 전로를 접지하지 아니하는 경우에는 그러하지 아니하다.
    3. 제2호의 누전차단기를 건축법에 의한 재해관리구역 안의 지하주택에 시설하는 경우에는 침수시 위험의 우려가 없도록 지상에 시설할 것.
    제189조 (라이팅 덕트 공사)
    ①라이팅 덕트 공사에 의한 저압 옥내배선은 다음 각 호에 의하여 시설하여야 한다.
    1. 덕트를 사람이 용이하게 접촉할 우려가 있는 장소에 시설하는 경우에는 전로에 지락이 생겼을 때에 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 시설할 것.
    제192조 (평형 보호층 공사)
    ①평형 보호층 공사에 의한 저압 옥내배선은 다음 각 호에 의하여 시설하여야 한다.
    1. 전선에 전기를 공급하는 전로에는 전로에 지락이 생겼을 때 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 시설할 것.
    제202조 (화약류 저장소에서 전기 설비의 시설)
    ②화약류 저장소 안의 전기설비에 전기를 공급하는 전로에는 화약류 저장소 이외의 곳에 전용 개폐기 및 과전류 차단기를 각 극(과전류 차단기는 다선식 전로의 중성극을 제외한다)에 취급자 이외의 자가 쉽게 조작할 수 없도록 시설하고 또한 전로에 지락이 생겼을 때에 자동적으로 전로를 차단하거나 경보하는 장치를 시설하여야 한다.

    제221조 (옥측 또는 옥외에 배·분전반 및 배선기구 등의 시설)
    ④옥측 및 옥외에 시설하는 저압의 전기간판에 전기를 공급하는 전로에는 전로에 지락이 생겼을 때에 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 시설하여야 한다. 다만, 사람이 쉽게 접촉할 우려가 없는 곳에 시설할 때에는 그러하지 아니하다.

    제225조 (옥측 또는 옥외의 방전등 공사)
    ④가로등으로 시설하는 방전등에 공급하는 전로의 사용전압이 150V를 초과하는 경우에는 1항 내지 3항의 규정에 준하는 외에 다음 각호에 의하여 시설하여야 한다.
    1. 전로에 지락이 생겼을 때에 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 각 분기회로에 시설하여야 한다.
    2. 전로의 길이는 상시 충전전류에 의한 누설전류로 인하여 누전차단기가 불필요하게 동작하지 않도록 시설할 것.
    3. 사용전압 400V 이하인 관등회로의 배선에 사용하는 전선은 제1항의 규정에 관계없이 케이블을 사용하거나 이와 동등 이상의 절연성능을 가진 전선을 사용할 것.
    4. 가로등주 안에서 전선의 접속은 절연 및 방수성능이 있는 방수형 접속재[레진충전식, 실리콘 수밀식(젤타입) 또는 자기융착테이프와 비닐절연테이프의 이중절연 등]를 사용하거나 적절한 방수함 안에서 접속할 것.
    5. 가로등의 금속제 등주에는 제33조제1항의 규정에 의한 접지공사를 할 것.
    제234조 (교통신호등의 시설)
    ④교통신호등 제어장치의 전원측에는 전용 개폐기 및 과전류 차단기를 각 극에 시설하여야 하며 또한 교통신호등 회로의 사용전압이 150V를 초과하는 경우에는 전로에 지락이 생겼을 때에 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 시설할 것

    제250조 (임시 배선의 시설)
    ④사용전압이 400V 미만인 저압 옥내배선으로서 그 설치공사가 완료한 날로부터 1년 이내에 한하여 사용하는 것을 다음 각호에 의하여 콘크리트에 직접 매설하여 시설하는 경우에는 제213조 제2항의 규정에 의하지 아니할 수 있다.
    1. 그 전로의 전원측에는 전로에 지락이 생겼을 때에 자동적으로 전로를 차단하는 장치 개폐기 및 과전류차단기를 각극(과전류차단기는 다선식 전로의 중성극을 제외한다)에 시설할 것.

2. 현재 누설전류계에 의한 측정 방식의 문제점 및 한계성은 ?

■ 현재 방식에서 누전측정의 문제점 및 한계성

  • 현재의 누설전류계로 측정하는 것의 한계
    공장 등에서 현재 누전차단기를 중 감도형 누전전류용(100, 200, 300, 500mA급)으로 설치하여 운영 중에 있는 누전차단기도 근본적으로 아래와 같은 문제점을 항상 내포하고 있다.

    즉, 용량성 누설전류가 50mA가 흐르는 전로에서 저항성 누전전류 10mA가 흘러도 기존의 누설전류계는 1mA 가 증가되는 것으로 인식을 하게 되고, 저항성 누전전류 20mA가 한 지점에서 누전이 되면 약 1시간 뒤에 발화가 될 수 있는 큰 전류인데도 기존의 누설전류계로는 약 3.85mA정도가 증가되는 것으로 측정되는 결정적 문제점을 가지고 있다.
  • 우리나라의 3상 4선식 Y결선에서의 누전전류 측정의 한계
    현재 3상4선식 Y결선 방식에서는 종합적인 저항성 누전전류를 하나의 ZCT에서 측정해 낼 수 있는 기술적 이론이 성립되지 않고 있어, 현재 기술로는 3상 4선식 방식일지라도 저항성 누전전류는 단상 씩으로 밖에 측정할 수 없다. 이유는 각 3상 전류가 120도 위상각으로 완전평형이 되어서 중성선 전류가 0(zero) Amp가 흐를 경우에만 저항성 누전 전류를 측정할 수 있으나, 이런 경우의 확률은 거의 없기 때문이다.

■ 대지 절연저항과 대지 정전용량 개념 (IGR과 IGC는 무엇이 다른가?)

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영상변류기(Zct)로 측정된 누전 전류 Io는, 절연열화 누전전류(IGR)와 정전용량 누설전류(IGC)의벡터 합입니다. Igc는 실제 누전되지 않는 정상적인 전기선로에 의한 전류이므로, 실제 절연저항관리에서 핵심은 실제 누전전류인 Igr를 관리하는 것임.

3. 누전전류 측정결과 판단자료 ( 누전전류가 인체에 미치는 영향은?)

3.1 외국의 자료

1969년, 달지엘(Dalziel)은 인체감전에 위험한 누전전류의 크기를 연구하고 다음의 연구결과를 발표하였습니다.
<ETHAL ELECTRIC CURRENTS IEEE Spectrum, Vol. 6, pp. 44-50>
For Children-------------- 4.5mA
For Women--------------- 6.0mA
For Men------------------ 9.0mA
상기 연구에서, 상기 전류가 99.5% 이탈할 수 있는 한계전류인 불수전류(不隨電流)로 확인 되었습니다.
따라서, 미국 인체감전보호형 누전차단기(UL 943 Class A)의 차단전류는 6mA±1mA로 되어 있습니다.

[3.2 국내의 자료]
3.2 한국의 기준

- 2002년 KS C 4613 누전차단기의 규 격:

  • 감전보호용 누전차단기는 정격감도전류에서 동작시간이 0.03초 이내
  • 고감도형 누전차단기는 정격감도전류가 30mA 이하
- 2003.2.28 산업자원부 고시 제2003-24호 전기설비기술기준 개정고시:
  • 누전차단기 기준을 강화하기 위하여 “욕실 등 인체가 물에 젖은 상태에서 물을 사용하는 장소에 콘센트를 시설하는 경우에는 인체감전용 보호형 누전차단기(정격 감도전류 15mA이하, 동작시간 0.03초 이하 전류동작형)의 설치를 의무화함.

4. 누전 측정기술의 종류 및 장,단점 비교 (왜 위상차 측정방식이 좋은가?)

전력케이블이 덕트 또는 지중관로 속에 포설되어 있으면 상태 점검이 불가능하므로, 케이블의 상태를 정확히 점검하기 위해서는 특수하게 설계된 측정기가 필요합니다.
과거에는 사선상태에서 절연저항을 측정하여 케이블의 상태를 점검하는 기술이 많이 사용되어왔으나, 수 년 전부터 24시간 동작하여야 하는 수용가 설비가 증대됨에 따라 활선상태에서 누설전류를 측정하여 케이블의 상태를 확인하는 기술이 개발되어 있습니다.
※ 위상차 측정에 의한 IGR 누전측정 기술의 장점.
  • 주파수 주입방식의 Igr측정은 최근에 많이 사용하게 된 인버터, PC 등에서 발생하는 고조파 잡음전류에의해 오차가 많이 발생되지만,
  • Igr누전측정 기술은 「활선 전원」의 전압과 Igo 전류의 위상차이를 산출하여, 정전을 시키지 않고도 실제누전전류(Igr)를 정확하게 산출하는 것으로, 오랜 연구결과와 실제 현장에서도 많이 사용해 본 결과측정값에 신뢰성이 있음이 확인되었으며,
  • 특히 회로를 원칩화하여 소형화함으로써 누전차단기를 경제적으로 제작할 수 있게됨.
가. 절연저항 측정방식
  • 전력케이블의 절연열화 측정에 국내에서 가장 많이 사용하는 방법은 500V~1,000V 직류 전압을 발전시켜 절연저항을 측정하는 방식임
  • 케이블에 인가하는 전압을 낮은 전압부터 단위 별로 인가하지 않고 내전압치에서 바로 측정하는 경우가 많아서, 직류고압 인가로 인한 케이블 절연체의 특성을 열화시킬 우려가 있슴.
나. 영상변류기 (Zct) 측정방식
다. 주파수 주입형 IGR 측정방식
  • 영상변류기(Zct)의 내부에 전원선과 접지선을 삽입시켜 누설전류의 유효분을 계측할 경우, 피측정 케이블의 상태 등에 따라 오차가 발생하는 것을 해결하기 위하여 개발된 기술임.
  • 접지선을 절연검출용으로 사용하기 위하여, 특별히 고안된 “기준전압발생기(10Hz 펄스)”를 피측정 전력선에 인가하기 위한 “중첩용 트랜스”를 통해 인가하여, 영상변류기(Zct)에서 이 신호를 검출 및 신호처리하여 순수 저항성분에 의한 누전전류(Igr)을 측정함.
  • 현재 PLC(Power Line Carrier : 전력선통신) 기술을 적용하고 있는 선로에서는 오작동 우려가 있어 적용이 곤란하며, 고조파 발생하는 현장에서는 오차가 발생하고 있음.
라. 위상차 측정 IGR 측정방식
  • 전압 검출부에서 검출된 전압을 기준전압으로 하면 영상변류기(Zct)에서 측정한 누전전류는 Igc의 성분이 포함되었으므로, 위상차 θ를 산출한 다음, 벡터 분해 공식으로 저항성분 누전전류(Igr)을 분리, 산출함으로써 매우 신뢰성있는 방식임.
    (특허 등록번호 : 제10-0876651호 : 2008.12.23)
■ 본 측정 기술의 장점
  • 절연저항값의 이론적인 계산값과 실제 측정값이 일치(국내 유일)
  • 고조파 지역에서도 정확하게 측정됨
  • 용량성 누설전류도 정확하게 측정됨(Igc)
마. 순간적인 용량성 누설전류 상승시에도 불필요하게 동작하지 않음.
- 배전선에 1상 지락시 건전상에 용량성 동작 누설전류가 순간적으로 상승할 경우에 건전상에 설치되어 있는 일반형의 누전차단기는 불필요하게 동작하나, 우리 회사에서 개발한 IGR 누전차단기는 불필요하게 동작하지 않음
바. 용량성 동적 누설전류의 순간 상승시 파형 저장 파일 ( PQube3로 측정 )
- 상기와 같은 순간 용량성 누설전류가 발생한다면 어떠한 낙뢰 오동작 방지, 서지 오동작 방지형 누전차단기라도 반드시 트립이 되지만, IGR 누전차단기는 불필요하게 트립이 되지 않음을 시험을 통해서 증명함.
■ IGR 누전분석기와 IGR누전차단기 동작 동영상 보기 : https://www.youtube.com/watch?v=Dqy8PJy3PNA

5. 각 국의 사례 비교

가. 일본의 사례
지진이 잦은 일본에서는 지진이 일어난 후 전기감전 및 화재사고를 방지하기위하여 공기업 및 엔지니어링업체에서 활선상태에서 전력선의 절연상태를실질적으로 측정할 수 있는 기술을 이미 오래 전부터 개발하여온 결과 최신특허기술이 개발되고 있고, 여러 업체에서 관련제품을 개발하여 전기로 인한사고감소에 노력하고 있음.

나. 미국의 사례
UL 943 Class “A”의 인명보호용 누전차단기는 Trip 전류를 5mA로 아주엄격하게 적용하고 있음. (2006.2.6 발표), UL에서는 “누전차단기의 실효성”을 검토한 결과, 1970년 이전년간 700명 이상 감전사망에서 2001년까지 점차 400명 선까지 감소추세이지만,설치된 지 얼마간의 시일이 경과된 누전차단기에 고장이 발생한다는 현장조사를근거로, 2006.7.28 현재 생산중인 모든 누전차단기의 생산을 중지하고 다음의신규기능의 추가를 의무 권고하였음.
- 자체 테스트결과 고장시, 가시청 경보발생 또는 Trip
- 오 결선 설치시, Trip

다. 한국의 사례
- 현재 KS C 4613 누전차단기 규격은 30mA 이상으로 되어 있으나, 이것은UL기준보다 휠씬 초과하는 수치임 (15mA이상은 치사수준임)
- 2003.2.28 산자부, 전기설비기술기준 개정고시에서 인체보호용 누전차단기는15mA이하, 0.03초이하로 되어 있으나 UL기준에 위험수준임.
- 가로등 누전차단기는 30mA로 주로 사용하고 있으나, 일부는 오동작으로설치를 꺼리고 있고 (오동작시 가로등이 꺼져서 민원이 야기됨), 이로 인하여우기시 감전으로 인한 사망 사고 발생 우려가 상존함.
- 공장 단위에서 누전 차단기 오동작 사례 빈번하게 발생

6. 활선 상태에서 IGR 누전전류 분석(활선 절연저항측정) 및 대책 응용분야

ㅇ 관련 참조 기준
- IEC60950/UL60950에서 요구하는 정보통신 설비의 전기안전 기준 : 누설전류 아래 기준 이하 유지
.Class Ⅱ (접지없는 기기) 0.25㎃ → 220V 시 약 0. 88 MΩ
.Class Ⅰ (접지있는 기기) 0.35㎃ → 220V 시 약 0. 63 MΩ
ㅇ 참고 연구 논문
- 논문 제목 : 서지전류가 입사된 ZnO 바리스터에 흐르는 누설전류의 특성연구
(산업자원부 지원과제 수행 : 2006. 5 발표)
- 저자 : 이복희, 이봉, 이수봉인하대 교수
- 논문 요지
. 서지보호기는 서지흡수가 누적되면 저항성 누전전류로 인해서 화재가 발생할 수 있음.
. 서지흡수의 횟수가 지나고 나면 저항성 누전전류가 급격히 증가하여 서지보호기가 파괴됨.
(임펄스 전류 크기가 클수록 서지보호기 파괴가 빨라짐)
. 저항성 누전전류의 크기를 측정하여 서지보호기의 수명을 예측 가능함.
. 서지보호기를 정기적으로 교체하는 기준을 마련함.
(저항성 누전전류 2 mA 이하에서 교체하는 것이 바람직할 것으로 예측됨)
. 실험 데이터 그래프 참조
ㅇ 응용분야
  • 지중 전력구내 조명, 환기, 배수펌프 누전점검
  • 가로등 지중 케이블 , 등주의 누전여부 측정으로 가로등 누전차단기의 오동작 원인 파악
  • 건물 , 공장내 전등 부하의 누전에 의한 누전차단기 오동작 원인 파악
  • 수영장 및 공장, 발전소의 수중 조명등 또는 지하실 조명등의 누전차단기 오동작 원인 파악 및 대책
  • 백화점, 놀이기구등의 누전 점검 및 안전한 누전차단 대책
  • 일반 사무실 PC 부하의 누전차단기 오동작 원인 파악
  • 써지 보호기의 건전성 ( 누전 , 누설전류 열화 추이 ) 파악 , 분석 예측 .
  • 장구간 전원 케이블의 누전차단기의 오동작 ( 저항성 성분과 용량성 성분 ) 원인 파악
  • 공장 자동화 설비의 누전과 누설전류 측정을 통한 장비의 절연 및 차폐 정도를 파악하여 낙뢰시 접지선을 통하여 장비측으로 흘러 들어오는 써지 유입경로를 예측할 수 있음 .
  • 단상 모터의 절연 점검 및 확인 .
  • 통신 , 전력 IT 장비의 누전 , 누설전류의 변화추이를 측정 , 분석하면 장비의 절연파괴 정도 , 콘덴서 열화로 인한 정전용량 성분등을 유추할 수 있음 .
  • 전기, 통신장비의 먼지등으로 인한 누설전류 크기 측정 및 원인 파악
  • 발전소 배관 히팅 케이블의 누전부위 점검 확인
  • 공사 후 활선상태 절연여부의 신속한 확인, 점검으로 시간 및 인력절감
  • 공사장 임시 동력 누전 안전성 검사 및 공사 전동공구 점검 확인
  • 상가 및 가정집 누전상태 확인(외부 계량기함에서 특수 탐침을 이용할 경우 가능함)
  • 의료장비 및 전자악기등의 누전, 누설전류 측정 및 인체 유해 정도 파악
  • 방송 및 음향장비의 누전 여부(절연저항파괴) 점검 확인시 : KBS 적용

7. IGR 누전차단 기술 소개

■ 개요

세계 최초로 상용화에 성공한 유효성분동작형 또는 불필요 동작방지형 기술로 제작된 IGR누전차단기(스마트 누전차단기)는 저항성 누설전류(Igr)에서는 민감하게 용량성 누설전류에서는 덜 민감하게 작동되는 누전 차단기술입니다.

인체의 감전 가능 전류 또는 누전 화재를 유발시키는 성분인 저항성 누전전류 범위내에서는 매우 민감하게 동작하는 스마트 누전차단기로서 [특허등록 번호 : 제10-0876651호(2008.12.23);전압 위상각 비교방식 채택], 전세계 누전차단기 중 한국전기안전공사 안전인증센터의 V-체크 마크 인증을 최초로 획득 (KESCO-100901-01;2010.08.23) 하였습니다.

■ IGR 누전차단기(불필요 동작방지형 누전차단기)의 특, 장점

  • 고조파, 노이즈가 많은 장소에서도 오동작없이 작동함
  • 차단 필요시에는 정확하게 동작하면서, 불필요한 동작을 방지함으로써 누전피해 최소화
  • 배전선로 낙뢰, 지락시 순간적인 용량성 누설전류의 상승에도 불필요하게 트립되지 않음 (타사에서는 오동작됨)
  • 누전차단기 부하 산출시 차단 용량에 의한 설계가 가능하여, 분전반 크기 축소, 배선 공사비 절감이 가능
    (현재는 누설전류 총합인 Io 성분에 의해 차단되고 있어 설계시 차단기 수량 증가됨)
  • 공공장소,공장, 전통시장 등에 설치 가능하여 누전으로 인한 화재를 근본적으로 예방 가능함
    (자동복구형 누전차단기 및 일반 차단기를 설치한 곳에 본 IGR누전차단기로 대체 가능)
  • 화재 다발 장소에서는 15mA 고감도 IGR 누전차단기를 설치해도 불필요동작이 되지 않아 화재예방 가능

■ IGR 누전차단기와 일반 누전차단기 동작 비교 그래프

■ IGR 누전차단기 제품 종류

01. IGR-32
02. IGR-52
03. IGR-32C (LED가로등 분전함용)

■ IGR 누전차단기 설치 사례

■ IGR 누전차단기 응용 기술

ㅇ 슈퍼 안전 전선 릴 ( JSM-0816SR )
  • 무접지시 전원 투입 금지 및 사용 중 접지가 분리될 경우에 자동으로 콘센트 전원을 안전하게 차단함.
  • IGR 누전차단기 :
    유효성분 동작형 IGR-32, 20A를 채택하여 용량성 누설전류에서는 오동작을 없애고, 자기 부하 누전에서는 정확하게 차단하고, 다른 상 지락에서는 오동작없이 연속 사용이 가능하도록 함.
  • 안전 작업 지원 및 무접지시 계측기 오동작 방지.
  • 사용하지 않을 경우 콘센트 뚜껑을 닫아서 수분, 이물질이 들어가지 않도록 함.
  • 사용 중 : 콘센트 적색 LED 점등(ON), 차단시 : LED소등(OFF)

■ IGR 누전차단기를 설치하면 유익한 장소

  • PC 게임방, 전산 프로그램 개발실 PC용
  • 도로 가로등과 LED교통신호함 분전반
  • LED가로등에는 IGR-32C 모델 설치 권고 (서지억제 소자내장)
  • 통신장비 분전반, 이동 기지국 분전반 (자동복구형 누전차단기 설치장소)
  • CCTV 카메라 분전함
  • 공장 조명용, LED 조명등용 분전반 및 자동제어용 분전반
  • 병원 의료장비용 분전반
  • 조경 조명등용 분전반
  • 고압 방전관 광고탑 분전반
  • 가축사, 비닐하우스, 수족관용 분전반
  • 노래방 분전반, 전자악기용 등

■ IGR 누전차단기 납품실적

  • 관공서 : 기흥구청, 경주시청, 대구시청, ㅇㅇ경호실, 관악구청역, 남태령역, 대림역, 서울/대전도로교통사업소,
    4대강 LED, 세종시, 공주시, 청주시, 제천시, 서울시설관리공단, ㅇ사단 공병여단(통신차량)
  • 발전소 : 울진,고리, 영광원자력, 당진화력,
  • 교육기관 : 해양대, 충북대, 부산송도고등
  • 공장 : 삼성디스플레이, 삼성전자구미공장, 이노셈코리아, 포스코 LED,
  • 빌딩 : 현대자IDC전산실, 세종로정부청사, 광화문역사박물관
  • 아파트 : 공무원연금공단지하LED등, 이편한아파트지하LED등, 자이고층아파트LED복도등
  • 백화점 : 현대백화점 LED 경관등

8. 기대 효과

  • 유효성분 누전전류의 관리 대책으로 누전으로 인한 인명피해 방지 및 국가 재산 보호
  • 산업재해 사전 예방으로 경제적 효과 극대화
  • 고감도 누전차단기 보급의 보편화로 누전차단기에 의한 사망사고 획기적 감소 가능
  • 누전차단기 설치 불가능 지역의 최소화로 감전 , 누전화재 사고의 근본적 차단 가능
    • 각종 파이프 라인 전열선 , 옥외 조명지역 , 발 . 변전소 부근 , 화약 창고 , 교통 신호등 , 옥상 조명등, 전기 온상내 전열 및 조명등 등
  • 각종 실내 , 야외조명등 설계 방법 개선으로 설계 , 시공비 절감 가능
    • 현재 누전차단기 보다 유효성분 동작형 누전차단기로 교체시 형광 등 수량 2 배로 증설 가능함
    • 전기 배선방식이 1 열 다량 배치 ( 정격 용량에 의거 설계 ) 가능하여 시공비가 훨씬 적게 들어가 경제성이 확보됨
  • 온라인 상시 감시시 누전 취약지구의 사전 누전경보 예고로 대형 전기 누전 화재 방지
  • 안전한 놀이 기구 사용으로 인명 피해 최소화
  • 병원 의료기기 누전 예방 가능
  • 회로 분리 수량이 적게 되어 도면이 간단하게 되며 시공비 절감 .
  • 조명등 유지 , 보수비등 운영비 절감
  • 국가 누전 화재 경보 및 방재 대책 설비의 구축에 기여
  • 방송장비의 활선상태에서 절연저항측정이 가능하여 업무효율성 증대
  • 세계 건설공사 수주시 고품질 , 고신뢰성 , 고경제성으로 해외 수출에 따른 국가 이익에 큰 기여를 할 수가 있음 .

9. 납품 실적

  • 한국전력 전국 본부 판매, 송변전사업처
  • 한전 KPS 전국사업소 (원자력 발전소등 16 개 전기부서)
  • 한국중부발전 계측제어 보수 측정계측기 지정(삼창기업)
  • 공공기관 : 전기안전공사 연구원
  • 한전 KDN 전국지사
  • 삼성토탈 화학공장
  • 삼성전자, 피케이엘, 스테코 반도체 공장
  • 지자체 : 예산군청,성남아트센터,성남시청 수도국, 부산신항만,
  • 병원 : 울산의대병원, 아산병원
  • 연구소 : 강릉해양과학연구원
  • 교육기관,대학 : 숭실대, 아주대, 산업안전보건교육원
  • 방송국 : KBS, MBC
  • 국방 : 3사관학교
  • 가스 : 한국가스기술공사,
  • 전기안전진단업체 : 미래전기안전(구리), 가람이엔씨(광주),
  • 대형건물 : 코엑스

10. 보도기사

11. 누전분석기(활선 절연저항측정장치) 현장 측정 사진

[교통신호제어함]                               [가로등 제어함]
[반도체 장비 제어부 절연저항 측정]                     [서지보호기 저항성누전전류 측정]
[가로등 분전반]                               [디지털 절연저항계]
[방송국 분전반]
[방송국 방송장비]                                     [LED 조명등 누전분석]
          [인버터 누설전류 측정]                    [아파트 공용 LED 조명등 누전분석]

11. 누전측정, 진단, 분석대책 용역 서비스 제안

재신정보에서는 현장에서의 누전문제를 해결하기 위해 누전분석기와 PQube3를 사용하여 누전측정, 진단, 분석 및 전기품질 전반의 대책에 대한 유료 용역 서비스를 제공하고 있습니다.
        -> 문의 : 재신정보 정 하진 차장(031-388-7874)
  1. ㅇㅇ 기지 정보통신 제어장비의 누전, 절연저항측정 용역 시행
  2. ㅇㅇ 사단 통신 박스카 누전차단기 오동작 원인 분석 및 IGR 누전차단기 대책 수립
  3. 유플러스 통신장비용 누전차단기 오동작 원인 및 대책 수립 용역 시행
  4. 중국 쿤산 디스플레이 공장 3상 누전차단기 불필요 동작 원인 파악 및 대책 수립 용역 시행
  5. 부평아트센터 누설경보기 오동작 원인 파악
  6. 아트라스콥코 누설경보기 오동작 원인 및 원인 해소 용역 시행
  7. 반도체 공장 콤프레셔 제어반 측정값 오류 및 제어 오류 원인 파악 및 대책 시행



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