TT와 TN 접지의 차이점

전기 전력 시스템에서 접지(grounding)는 전기 장비와 인원의 안전을 보장하는 중요한 조치입니다. 전력 원의 중성점과 전기 장비의 노출된 도체 부분(예: 금속 케이싱)이 지면에 연결되는 방식에 따라 전력 시스템은 다양한 유형으로 분류될 수 있습니다. 가장 일반적인 두 가지 유형은 TN 시스템과 TT 시스템입니다. 이러한 시스템 간의 주요 차이는 전력 원의 중성점이 어떻게 접지되고 장비의 노출된 도체 부분이 어떻게 지면에 연결되는지에 있습니다.

1. TN 시스템

정의: TN 시스템에서는 전력 원의 중성점이 직접 접지되며, 전기 장비의 노출된 도체 부분은 보호 도체(PE 라인)를 통해 전력 원의 접지 시스템에 연결됩니다. TN의 "T"는 전력 원의 중성점이 직접 접지됨을 나타내고, "N"은 장비의 노출된 도체 부분이 보호 도체를 통해 전력 원의 접지 시스템에 연결됨을 나타냅니다.

1.1 TN-C 시스템

특징: TN-C 시스템에서는 중성 도체(N 라인)와 보호 도체(PE 라인)가 하나의 도체인 PEN 라인으로 결합됩니다. PEN 라인은 작업 전류의 반환 경로와 보호 접지를 모두 제공합니다.

장점:

• 간단한 구조와 낮은 비용.

• 소규모 배전 시스템이나 임시 전력 응용에 적합.

단점:

• PEN 라인이 끊어지면 모든 장비가 접지 보호를 잃어 안전 위험이 발생할 수 있습니다.

• 작업 전류와 접지 전류가 공유되는 PEN 라인으로 인해 전압 변동이 발생하여 장비 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

1.2 TN-S 시스템

특징: TN-S 시스템에서는 중성 도체(N 라인)와 보호 도체(PE 라인)가 완전히 분리되어 있습니다. N 라인은 작업 전류의 반환 경로만을 위해 사용되며, PE 라인은 접지 보호를 위한 전용선입니다.

장점:

• 높은 안전성: N 라인이 끊어져도 PE 라인이 유지되어 장비의 연속적인 보호가 가능합니다.

• 더 나은 전압 안정성: N 라인과 PE 라인이 분리되어 있어 작업 전류가 PE 라인에 간섭하지 않습니다.

• 대규모 배전 시스템을 가진 산업, 상업, 주거 건물에 적합.

단점:

추가적인 PE 라인이 필요하므로 TN-C 시스템보다 비용이 더 높습니다.

1.3 TN-C-S 시스템

특징: TN-C-S 시스템은 일부가 TN-C 구성, 다른 부분이 TN-S 구성으로 이루어진 하이브리드 시스템입니다. 일반적으로 전력 원 측은 TN-C 시스템을 사용하고, 사용자 측에서는 PEN 라인이 별도의 N 라인과 PE 라인으로 분리됩니다.

장점:

• 완전한 TN-S 시스템보다 비용이 낮아 중간 규모의 배전 시스템에 적합.

• 사용자 측에서 N 라인과 PE 라인의 분리로 안전성이 향상됩니다.

단점:

분리점 이전에 PEN 라인이 끊어지면 전체 시스템의 안전성이 저하될 수 있습니다.

2. TT 시스템

정의: TT 시스템에서는 전력 원의 중성점이 직접 접지되고, 전기 장비의 노출된 도체 부분은 독립적인 접지 전극을 통해 지면에 연결됩니다. TT의 두 개의 "T"는 각각 전력 원의 중성점이 직접 접지되고, 장비의 노출된 도체 부분이 독립적으로 접지됨을 나타냅니다.

2.1 특징

전력 원 접지: 전력 원의 중성점이 직접 접지되어 참조 전위를 설정합니다.

장비 접지: 각 전기 장비는 독립적인 접지 전극을 통해 직접 지면에 연결되며, 보호 도체를 통해 전력 원의 접지 시스템에 연결되지 않습니다.

보호 메커니즘: 장비에서 누전이 발생하면, 전류는 장비의 접지 전극을 통해 지면으로 흐르고, 이는 단락 전류를 생성하여 회로 차단기나 퓨즈가 작동하여 전력을 차단하여 장비와 인원을 보호합니다.

2.2 장점

• 높은 독립성: 각 장비가 독립적인 접지를 가지고 있으므로, 한 장비의 접지가 실패하더라도 다른 장비의 접지는 효과적입니다.

• 분산 전력 공급에 적합: TT 시스템은 농촌 지역, 농장, 임시 건물 및 기타 분산된 전력 공급 시나리오에서 특히 적합하며, 장비가 널리 분포되어 통합된 접지 네트워크를 구현하기 어려운 경우에 이상적입니다.

• 좋은 고장 격리: 한 장비가 고장 나더라도 다른 장비의 접지 시스템은 영향을 받지 않아 고장 범위를 제한합니다.

2.3 단점

• 높은 접지 저항 요구 사항: 잔류 전류 장치(RCD 또는 RCCB)가 신뢰적으로 작동하도록 하기 위해서는 각 장비의 접지 저항이 매우 낮아야 합니다(일반적으로 10Ω 미만), 이는 설치 복잡성과 비용을 증가시킵니다.

• 전압 변동: 각 장비가 독립적인 접지를 가지고 있으므로, 여러 장비가 동시에 누전을 경험할 경우 접지 전위가 상승하여 다른 장비의 작동에 영향을 미칠 수 있습니다.

• RCD에 대한 높은 요구 사항: TT 시스템은 누전 발생 시 신속한 전력 차단을 위해 고감도 잔류 전류 장치(RCD 또는 RCCB)가 필요합니다.

3. TN 시스템과 TT 시스템의 비교

4. TN 시스템과 TT 시스템 선택

TN 시스템과 TT 시스템 사이의 선택은 특정 응용, 안전 요구 사항, 설치 조건, 비용 고려 사항에 따라 달라집니다:

• TN 시스템: 도시 전력망, 산업 플랜트, 상업 건물, 주거 지역 등 집중된 전력 공급 시스템에 적합. 특히 TN-S 시스템은 뛰어난 안전성과 전압 안정성으로 현대 건물에서 널리 사용됩니다.

• TT 시스템: 농촌 지역, 농장, 임시 건물, 이동 장비 등 분산된 전력 공급 시스템에 적합. TT 시스템의 독립적인 접지 기능은 통합된 접지 네트워크를 구현하기 어려운 시나리오에 이상적이지만, 접지 저항과 잔류 전류 장치에 대한 세심한 주의가 필요합니다.

결론

TN 시스템과 TT 시스템 모두 장점과 단점이 있습니다. 접지 시스템의 선택은 특정 응용, 안전 요구 사항, 설치 조건, 비용 요인에 근거해야 합니다. TN 시스템은 집중된 전력 공급 시스템에서 더 나은 안전성과 전압 안정성을 제공하여 일반적으로 선호되며, TT 시스템은 분산된 전력 공급 시스템에서 강력한 독립성과 고장 격리를 제공하지만, 접지 저항과 잔류 전류 보호에 대한 높은 기준이 필요합니다.