누설전류에 대하여

 

안녕하세요? 오늘은 누설전류에 대하여 말씀드리겠습니다. 누설전류는 어디서 전류가 세어나가는 것을 의미합니다. 즉 정상적인 경로로 전기가 흐른다면 바로 전선을 통해서만 흘러야 하지만 전선이 아닌 다른 경로로 흘러나가는 것이죠. 즉 누전과 의미가 거의 유사합니다. 필자가 과거에 누전차단기에 대한 글을 썼을 때 누전에 대해 조금 말씀드린 바가 있습니다. 오늘은 보다 더 자세히 말씀드리겠습니다. 

 

 

 

 

 

1. 누설전류란?

누설 전류란 장비의 교류 또는 직류 회로에서 접지로 흐르는 전류입니다. 만일 장비가 적절하게 접지되어 있지 않으면 전류가 인체와 같은 다른 경로를 통해서 흐를 수 있습니다. 이렇게 전기가 세는 현상을 누전이라고 하며 누전을 통해 흐르는 전류를 누설전류라고 합니다. 

 

 

 

 

 

2. 누설전류가 생기는 원인

출처: 조선일보

모든 전기설비는 절연이 되어 있어 전기가 외부로 세어나가지 못하게 합니다. 이 절연 저항은 전기가 뚫고 나가기에는 장벽이 매우 높기 때문에 실제로 누설되는 전류는 거의 없습니다. 그러나 절연이 오래되었거나 손상되면 저항이 낮아지고 상당한 전류가 빠져나갈 수 있습니다. 따라서 누설 전류는 도체의 절연 효과를 나타내는 지표가 될 수 있습니다. 그래서 누설전류를 측정했을 때 값이 높으면 절연이 좋지 않다고 판단할 수 있습니다. 또한 도체가 길수록 정전용량이 더 높기 때문에 더 많은 누설 전류가 발생합니다. 

 

 

 

 

 

3. 누설전류에 대한 이해

흔히 누전된 전기가 접지를 통해서 땅으로 가면 거기서 사라진다고 생각하시는 분들이 많습니다. 그러나, 실제로는 그렇지 않습니다. 바로 위의 그림이 그와 같은 그림입니다. 보시는 바와 같이 전동기 권선의 절연이 파괴되어 전동기 권선에서 전동기 권선으로 전기가 누전되었다고 합시다. 

 

누설전류는 전동기 외함을 통해 접지극 R3로 가게 됩니다. 이 접지극에서 땅으로 사라지는 것이 아니라 또 다른 접지극인 R2로 가게 됩니다. 그리고 누설전류의 마지막 종착역은 Y결선의 중성점이 됩니다. 이런 식으로 전기는 흐르게 됩니다. 만약 누설전류가 아니고 정상적인 전류라도 전선을 통해서 모터로 가서 다시 중성선을 통해 중성점으로 가게 됩니다. 

 

 

 

좀 더 현실과 유사하게 그린다면 위의 그림과 같습니다. (단상 모터로 가정함) 오른쪽의 모터에 정상적으로 전기가 가는 길은 흑색선에서 중성 선인 회색선으로 가는 것입니다. 

 

 

 

그러나 누설전류가 흐른다면 흑색선에서 일부 또는 전체의 전류가 녹색선을 통해서 E3 접지극으로 빠져나간 후 E2 접지극을 통해서 중성점으로 다시 돌아오게 됩니다. 이 부분을 이해하셔야 누설전류를 측정하는 방법에 대해서도 이해하실 수 있습니다. 

 

 

 

 

 

4. 누설전류를 측정하는 방법

1) 특고압 수전

누설전류는 위의 그림과 같이 누설전류 측정기를 이용하면 측정할 수 있습니다. 이것은 일반 멀티테스터기와 유사하게 생겼지만 가격이 훨씬 비쌉니다. 

 

위에서 설명드린 바와 같이 누전이 발생하여 누설전류가 흐르면 결국 E2 인 2종 접지, 중성점 접지로 누설전류가 흐르게 됩니다. 따라서 중성 접 접지의 누설전류를 위와 같이 측정하면 해당 전기 수용가의 모든 누전상태를 알 수 있습니다. 이것이 누설전류를 측정하는 가장 핵심적인 방법입니다. 다만 위의 경우는 22.9kV 특고압 수전에 해당하는 방법이며 위 왼쪽 그림은 접지 단자함입니다. 

 

이때 어느 정도의 누설전류가 이상한 것인지 판별해야 합니다. 아래 법규에서도 소개해 드리겠지만 전기설비기술기준에서는 1/2000으로 규정하고 있습니다. 예를 들어서 설명드리겠습니다. 만약 변압기 용량 700 kVA의 수용가가 있다고 합시다. 먼저 변압기 2차 정격전류를 구합니다. 

 

이것의 1/2000이므로 1063.54/2000=531mA가 됩니다. 위의 2종 접지에서는 대략 18mA의 누설전류가 흐르고 있으므로 이 수용가의 누전상태는 양호한 것으로 판단됩니다. 물론 큰 누설전류가 있으면 보통 ZCT가 감지하고 누전경보기의 알람이 울리게 되어 있지만 이런 식으로 누설전류를 측정하는 것도 좋은 방법입니다. 

 

 

 

2) 저압 수전

만약 한전에서 380/220V로 수전받는 수용 가라고 하면 위와 같이 인입선을 모두 물려서 누설전류를 측정하면 됩니다. 또는 배전반 안에 3종 접지가 있다면 3종 접지를 측정하는 방법도 좋습니다. 

 

 

 

 

 

5. 누설전류에 대한 규정

1) 전기설비기술기준 제27조 (전선로의 전선 및 절연성능)

 

① 저압 가공전선(중성선 다중접지식에서 중성선으로 사용하는 전선을 제외한다) 또는 고압 가공전선은 감전의 우려가 없도록 사용전압에 따른 절연성능을 갖는 절연전선 또는 케이블을 사용하여야 한다. 다만 해협 횡단·하천 횡단·산악지 등 통상 예견되는 사용 형태로 보아 감전의 우려가 없는 경우에는 그러하지 아니하다.
② 지중전선(지중 전선로의 전선을 말한다. 이하 같다)은 감전의 우려가 없도록 사용전압에 따른 절연성능을 갖는 케이블을 사용하여야 한다.
③ 저압 전선로 중 절연 부분의 전선과 대지 사이 및 전선의 심선 상호 간의 절연저항은 사용전압에 대한 누설전류가 최대 공급 전류의 1/2,000을 넘지 않도록 하여야 한다.

 

 

위에서 1/2000에 대해서 설명드렸는데 위와 같이 전기설비기술기준에 법적인 규정이 있습니다. 참고하시기 바랍니다. 

 

 

 

 

2) 전기설비기술기준의 판단기준 제13 조 (전로의 절연저항 및 절연내력)

 

ⓛ 사용전압이 저압인 전로에서 정전이 어려운 경우 등 절연저항 측정이 곤란한 경우에는 누설전류를 1 ㎃ 이하로 유지하여야 한다.

 

위와 같은 법규도 있는데 이것은 절연저항을 측정하지 못하면 누설전류를 저렇게 1mA 이하로 유지하라는 것입니다. 사실 현실적으로 굉장히 어려운 부분입니다. 위에서 측정 예시를 보여드린 것처럼 누설전류를 측정할 때 10mA를 초과하는 수치가 흔히 볼 수 있는데 1mA 이하로 유지하라는 것은 지키지도 못할 법을 만들어 놓은 것은 아닌가 생각됩니다.