변압기 2차측 중성점을 접지하는 이유는?

핵심 답변

고압이나 특고압을 저압으로 낮추는 변압기는 고압 권선과 저압 권선이 같은 철심에 감겨 있어, 절연이 상하면 두 권선이 맞닿는 '혼촉'이 생길 수 있습니다. 이때 저압측이 땅과 연결돼 있지 않으면 저압 전로 전체가 고압에 가까운 전압으로 떠올라 콘센트·기기를 만지는 사람과 저압 설비가 매우 위험해집니다. 그래서 KEC는 이런 변압기의 저압측 중성점을 접지해, 혼촉이 나도 고장 전류가 접지로 흘러 고압측 보호장치가 동작하고 저압측 전위 상승을 억제하도록 정합니다. 중성점을 접지하면 평소 각 상의 대지전압이 상전압(예: 220 V)으로 고정되고, 저압측 지락이 생겼을 때 고장 전류가 흘러 차단기나 누전차단기가 동작할 수 있는 길도 생깁니다.

원리 이해

KEC 322.1은 고압전로나 특고압전로와 저압전로를 결합하는 변압기의 저압측 중성점에 142.5에 따라 접지공사를 하도록 하고, 저압전로의 사용전압이 300 V 이하이고 중성점에 접지하기 어려우면 저압측 한 단자에 할 수 있게 하며, 이 접지는 변압기 설치 장소마다 하도록 정합니다^[1]. 142.5는 변압기 중성점 접지저항을 일반적으로 고압·특고압측 1선 지락전류로 150을 나눈 값 이하로 하고, 고압·특고압 전로를 자동 차단하는 장치의 동작 시간에 따라 300 또는 600을 나눈 값 이하로 할 수 있게 합니다^[1].

1선 지락전류로 나누는 이 계산은, 혼촉 때 저압측 중성점 전위가 지락전류 × 접지저항으로 정해지기 때문입니다. 150 V를 기준으로 저압측 전위 상승을 제한하고, 고압측을 빨리 차단할수록 더 높은 순간 전위(300 V·600 V)를 허용하는 구조로 이해할 수 있습니다. KEC 112는 계통접지를 전력계통의 이상에 대비해 중성점을 대지에 접속하는 것으로 정의합니다^[1].

접지가 하는 일

KEC 322.5는 보호장치의 확실한 동작, 이상 전압 억제, 대지전압 저하가 특히 필요할 때 전로의 중성점을 접지하도록 하고, 그 접지도체·저항기 등의 조건을 정합니다^[1]. 국제 전기 용어집은 중성 도체를 중성점에 연결되어 전기에너지 배분에 기여하는 도체로 정의하며^[2], 중성점 접지는 그 중성점을 대지와 이어 주는 것입니다.

현장에서 알아 둘 점

접지선을 함부로 풀지 않는다 — 변압기 중성점 접지선은 평소 전류가 거의 없어 보여도 혼촉·지락 때 안전을 지키는 선입니다. 점검 중에도 임의로 분리하지 않습니다.

접지저항 관리 — 정기 점검 때 중성점 접지저항이 설계값 이하인지 측정하고 기록합니다. 대지 상태(건조·동결)에 따라 값이 달라질 수 있습니다.

비접지 계통과의 차이 — 연속 공정처럼 정전이 큰 손실인 설비는 저항을 넣어 접지하거나 비접지로 운영하기도 하며, 이 경우 지락 검출 장치가 필요합니다. KEC 322.5 제6항은 화학·시멘트·철강 공장 등 연속공정설비의 300 V 이상 1 kV 이하 3상 계통에 중성점 고저항 접지를 쓸 수 있게 하되, 자격 있는 기술원의 유지관리와 지락검출장치 등을 조건으로 둡니다^[1].

확인 순서

1. 관리자 단선도와 접지 기록에서 변압기 저압측 중성점 접지 위치와 접지저항 측정값을 확인합니다.
2. 자격자 정기 점검 때 중성점 접지선의 접속 상태와 부식을 확인하고 접지저항을 측정합니다.
3. 자격자 변압기 교체·증설 때 저압측 중성점 접지가 새 변압기에 맞게 시공됐는지 확인합니다.

하지 말아야 할 것

• 변압기 중성점 접지선을 풀거나 끊지 마세요.
• 중성점 접지를 다른 용도의 접지선과 임의로 바꿔 연결하지 마세요.
• 접지저항 측정 없이 접지가 정상이라고 판단하지 마세요.

관련 기준과 근거

• KEC 322.1 고압·특고압과 저압의 혼촉에 의한 위험방지 시설(저압측 중성점 접지)^[1]
• KEC 142.5 변압기 중성점 접지(150·300·600 ÷ 1선 지락전류), 322.5 전로의 중성점의 접지, 112 계통접지 정의^[1]
• IEC 60050 중성 도체 정의^[2]

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