ELCB(누전차단기)의 원리와 용도 – 전장설계 기초 교육 Part2

1. ELB(누전차단기) 원리와 용도

출처:LSELECRTIC

1.1. ELB(누전차단기) 원리

ELB는 “Earth Leakage Breaker”의 약자로 누설 전류로 인한 전기적 결함을 감지하고 차단하도록 설계된 차단기 입니다.

ELCB는 “Earth Leakage Circuit Breaker”의 약자로 ELB와 유사하지만 지락에 대한 추가 보호 기능을 포함합니다.
또한, 배선용 차단기와 같은 원리로 일반적으로 저압 전기 시스템에서 사용되며, 과부하, 단락 및 지락 등과 같은 전기적 위험으로부터 회로를 보호합니다.

자 여기서 우리는 산업용을 사용하므로, ELCB 를 사용해야 합니다. 앞선 설명글에 ELCB 는 “지락에대한 보호 기능”라는 말이 있는데, 간단히 설명드리면, “물배관 안에서 물이 흐르고 있는데, 배관이 터져버렸다”라고 생각하시면 됩니다. 즉, 지락은 사용하던 전선이 갑자기 땅으로 떨어져 전류가 대지로 흐르게 되는 것입니다. 가정용 전기기구에서 누전이 발생하는 것과는 비교할 수 없게 큰 용량의 전류가 흐르는 위험한 상황인 것입니다.

• 누전은, 전체적인 범위에서는 “설계 회로 이외로 전류가 흐르고 있는것”이므로 지락과 같은 의미로 해석되나, 지락은 전류가 대지(접지선)으로 대량으로 흐르는 것을 의미.

그럼, 어떤방법으로 누전을 감지하여 차단하는지 알아봐야겠죠?

출처:대륙 홈페이지

위 그림을 보시면, 2가닥의 전기선이 하나의 영상변류기(ZCT)를 통과하는 그림입니다. 정상적인 상태에서는 전류는 나가는 전류와, 들어오는 전류가 동일하여, 영상변류기(ZCT)에 발생하는 자속은 서로 상쇄되어 “0”이 됩니다. 하지만 한가닥의 전선에 누전이 발생한 경우에는, 전류에 차가 생겨 차이가 난 만큼 기전력이 발생하게 됩니다.

즉, 영상변류기(ZCT)에 전류가 발생한다면, Trip coil에는 자력이 발생되어 누전차단기를 Trip 합니다. (기타 노이즈 제거회로, 전용IC, 전원회로 충격파흡수회로 등 은 설명에서 제외 하였습니다.)

또한, 배선용차단기와 같은 원리로 과부하, 단락 및 지락 등과 같은 전기적 위험으로부터 회로를 보호 합니다. [배선용 차단기 설명 글]

• 누전이 발생되어 ZCT 에 기전력이 발생되면, Trip Coil에 자력이 발생되어 Trip.

1.2. ELCB(누전차단기) 용도

출처:LSELECRTIC

위 그림과 같이 산업용으로 제작되는 배선용 차단기와 누전차단기의 Trip 곡선은 같습니다. 그럼 무슨 차이로 누전차단기와 배선용 차단기를 구분하는 것일까요? 사실상, 배선용 차단기 기능에서 누전기능이 추가된 것이 누전차단기 이지만, 목적이 다릅니다.

누전차단기는 도체 등에 발생되는 누전, 자락 전류를 감지하여 전기화재 및 인체 감전을 사전에 방지하기 위한 보호 장치이며, 배선용 차단기는 다음 글을 확인 바랍니다. [배선용 차단기 설명 글]

추가로, 정격감도전류에 대해서 설명 드립니다.

정격감도전류는 간단히 말씀드리면, 누전되는 전류의 양이라고 보시면 됩니다. 한국 산업 규격인 KS에서는 인체의 전기 감전을 방지하기 위해서는 30mA, 0.03sec 이내에 동작하도록 규정하고 있습니다. 기기 보호용은 보통 100mA이상 0.1sec 이내 동작하는 누전차단기를 사용하신다면 됩니다.

• 배선용 차단기에서 누전기능이 추가된 것이 누전차단기 이지만, 쓰임새는 다르다.
• 정격감도 전류는 인체용 30mA 이하 0.03sec 이내, 기기 보호용은 100mA 0.1이내 동작 해야 한다. (산업안전 보건법)

1.2.1. 유도성 부하

유도성 부하는 통상적으로 누전차단기를 사용하지는 않지만, 외부에 설치되거나, 수중펌프 같이, 누전이 되어, 화재 및 인체 등의 감전 피해를 주는 경우라는, 누전차단기를 사용하는게 좋습니다. 유도성 부하는 통상적으로 과전류 및 순간 전류로 기기를 파손하는 경우가 더 많습니다.

• 배선용 차단기 대신 대부분의 경우 누전차단기를 사용 하는 것이 더 좋지만, 제품의 단가적인 측면에서 사용 지양.

1.2.2. 활선 Line 및 Heater(전열 기구)

위에 설명드렸지만, “설계 회로 이외로 전류가 흐르고 있는것”의 누전전류를 감지하여, 전기를 차단해 화재 및 인체 등의 감전을 미연에 방지하기 위한 보호 장치 입니다. 활선 Line 은 인체 보호용으로 30mA 이하를 사용하고, Heater 같은 기기 보호용으로 100mA 이상을 사용 합니다.

Heater와 같은 전열 기구는 해당 제품의 온도를 상승시키거나, 수분 같은 것을 증발 시키는 용도로 사용 되며 또한, 식으면서 응결(주변의 온도가 낮아지면서 수증기가 물로 변하는 현상)과 같이 수분과 직간접적인 영향이 있습니다. 그러므로, 수중펌프와 마찬가지로 누전차단기를 사용 합니다. (장비사양서에는 거의 무조건 사용하도록 되어 있습니다.)

• 누전 차단기는 수분 및 전도성이 높은 액체가 있는 습윤장소에서 사용하는 경우 사용.
• 또한 철, 철골 등 전도성이 높은 장소에서 사용
• 절연이 되어 있지 않거나, 임시로 설치하여 절연을 확보하지 못하는 경우에 사용.