보호 다중 접지 (PME) – TN-C-S – (MEN) 및 PNB
보호 다중 접지(PME)란 무엇인가요?
보호 다중 접지(PME)는 소비자의 시설 내의 접지 연속 케이블(접지선)이 현지 접지 시스템과 전력 공급의 중성 선에 동시에 연결되는 안전 접지 방법입니다. TN-C-S 또는 다중 접지 중성(MEN)으로도 알려져 있으며, 이 시스템은 중성선이 끊어진 경우에도 고장 전류가 여전히 접지 연결을 통해 안전하게 소스로 돌아갈 수 있도록 하여 감전 및 기타 위험을 최소화합니다.
PME 접지 시스템(아래 그림 참조)에서 공급 중성선은 보호 접지와 중성 전도체 역할을 겸합니다. 또한, 중성 전도체는 공급측에서 여러 지점에서 접지됩니다. 이 문서의 다음 섹션에서는 오픈 서킷 PEN 전도체(소스 중성선이 끊어진 경우)의 영향, 보호 조치 및 PME와 관련된 잠재적 위험에 대해 논의합니다.
TN-C-S PME란 무엇인가요?
TN-C-S PME(보호 다중 접지)는 외부 공급원이 여러 지점("T" = Terre, 프랑스어로 "접지" 또는 "땅")에서 직접 접지되는 전기 배전 시스템의 특정 구성입니다. 소비자 설치 측에서는 설비의 도체 부분이 회로 보호 케이블(CPC)을 통해 공급 중성(N)과 접지 시스템에 연결됩니다.
"C-S" 표기는 중성(N)과 보호 접지(PE) 전도체가 공급원 네트워크에서 결합(C)되고 소비자 설치에서 분리(S)됨을 나타냅니다.
TN-C-S PME의 주요 구성 요소
T: Terre("접지/땅") — 시스템은 공급 전도체와 독립적으로 분리된 직접적인 접지 연결을 가지고 있습니다.
N: 중성 — 전기 회로에서 전류의 반환 전도체입니다.
C: 결합 — 상류 공급 네트워크(예: 변압기에서 소비자의 메인 패널까지)에서 중성(N)과 보호 접지(PE) 전도체가 하나의 전도체인 PEN(Protective
Earth Neutral) 전도체로 병합됩니다.
S: 분리 — 소비자의 메인 패널이나 배전 지점에서 PEN 전도체는 두 개의 독립된 전도체로 분리됩니다:
중성(N): 반환 전류를 운반합니다.
보호 접지(PE): 장비 프레임에 연결되어 고장 시 안전성을 보장합니다.
TN-C-S PME 작동 원리
상류(공급 측):
중성과 보호 접지는 PEN 전도체로 결합되며, 소스(예: 변압기)에서 접지되고 중간 지점(다중 접지)에서도 가능합니다.
하류(소비자 측):
소비자의 메인 패널에서 PEN 전도체는 별도의 중성(N)과 보호 접지(PE)로 분리됩니다.
PE 전도체는 모든 노출된 설비 도체 부품(예: 금속 케이싱)에 연결되어 고장 전류를 안전하게 접지로 유도합니다.
중성(N)은 소비자 설치 내에서(메인 패널에서 단일 결합 지점을 제외하고) 접지와 분리됩니다(포텐셜 안정성을 유지하기 위해).
안전성 이점
고장 보호: 단락 고장 시 전류가 PE 전도체를 통해 접지로 흐르며, 회로 차단기나 융단이 빠르게 작동하여 트립됩니다.
중성선 단선 시 안전: 상류 중성선이 끊어진 경우 PEN/PE 연결이 노출된 금속 부품이 접지 전위를 유지하도록 하여 감전 위험을 줄입니다.
유연성: 공급 네트워크(TN-C)에서 중성-접지 결합 시스템의 간단함과 소비자 시설(TN-S)에서의 분리 시스템의 안전성을 결합하여 도시 그리드와 건물 설치 모두에 적합합니다.
이 구성을 통해 공급 네트워크의 비용 효율성과 최종 사용자 환경의 향상된 안전성을 균형있게 조화시키며, 주거, 상업, 산업 환경에서 널리 사용됩니다.
PNB란 무엇인가요?
PNB(Protective Neutral Bonding, 보호 중성 결합)는 PME(보호 다중 접지) 시스템과 유사한 접지 방법이지만, 중요한 차이점이 있습니다: 중성-접지(TN) 연결이 소비자 측(예: 시설의 메인 패널)에서 이루어지며, 전력 공급이나 배전 변압기에서는 이루어지지 않습니다.
TN-C-S 시스템에서 PNB(보호 중성 결합)는 개별 소비자의 PEN(보호 접지 중성) 또는 CNE(결합 중성 접지) 전도체가 전력 소스(예: 변압기)에서 단 한 지점에서만 연결되는 구성을 의미합니다. 이 단일 결합 지점은 중성과 보호 접지 기능이 상류(변압기에서 소비자의 메인 패널까지)에서 결합되고 소비자 설치 내(TN-C-S 구조)에서 분리되도록 합니다.
PNB의 주요 고려 사항
접지 거리 요구사항: 접지 전극과 소비자의 메인 패널(중성-접지 결합이 이루어지는 곳) 사이의 권장 거리는 40미터(≈130피트) 미만입니다. 중성선이 끊어진 경우의 전압 위험을 최소화하기 위해 이 거리는 가능한 한 짧아야 하며, 특히 메인 패널의 접지 막대 인근에 위치하는 것이 좋습니다.
안전 메커니즘: 소비자의 시설에서 중성을 접지에 결합하면 PNB는 중성의 전위를 안정화하고, 상류 중성 전도체가 실패할 경우 고장 전류를 위한 백업 경로를 제공합니다. 이렇게 함으로써 노출된 금속 부품이 전기를 가질 위험을 줄이고 감전을 방지합니다.
PME와의 차이점
PNB와 PME 모두 중성-접지 결합을 포함하지만, PME는 일반적으로 공급 측(예: 변압기와 배전 네트워크)에서 여러 접지 지점을 가지는 반면, PNB는 TN-C-S 프레임워크 내에서 소비자 위치에서 단일 결합 지점을 집중합니다.
PNB는 작은 규모의 설치에서 안전성과 간단함을 균형있게 조화시키며, 전기 코드 준수를 보장하면서 최종 사용자 환경에서 중성 전도체 고장의 영향을 최소화하도록 설계되었습니다.
왜 그리고 어디에서 PME 접지 시스템이 사용됩니까?
ESQCR(Electricity Safety, Quality and Continuity Regulations, 전기 안전, 품질 및 연속성 규정)에 따르면 소비자는 HV/LV 설치에서 PEN 전도체를 설치할 수 없습니다. 이 책임은 독립적인 배전망 운영자(DNO)에게 있습니다. 이는 PME 시스템이 전문적인 관리를 필요로 하는 복잡한 접지 구성을 포함하기 때문입니다.
PME의 주요 이점
PME의 주요 이점은 중성선이 끊어진 경우(오픈 서킷 PEN 전도체) 위험을 완화하는 것입니다. 중성이 실패하면 고장 전류는 다중 접지 지점에 의해 생성된 병렬 접지 경로를 통해 공급 소스로 돌아갑니다. 이 저저항 경로는 보호 장치(예: 융단, 회로 차단기)를 트립시키며, 저저항으로 인해 큰 전류가 융단을 녹이거나 차단기를 작동시킵니다. 결과적으로 노출된 금속 부품은 거의 접지 전위를 유지하여 중성선이 끊어진 경우의 감전 위험을 없애줍니다. PME가 없으면 중성선이 끊어진 경우 반환 경로가 없어 중성선이 전기를 가질 수 있어 심각한 감전 위험이 발생합니다.
PME의 응용
전력 공급 회사와 배전업체는 종종 PME를 다음과 같은 지역에서 사용합니다:
각 건물마다 저저항 접지를 설치하는 것이 비싸거나 실용적이지 않은 농촌이나 어려운 지형(예: 산악 지역).
변압기에서 소비자 단말기에 적절한 접지 루프 저항을 얻는 것이 어렵습니다.
그러나 PME 사용은 기술 요구 사항과 잠재적 위험 때문에 관련 당국의 서면 승인이 필요합니다.
PME/PNB를 위한 전도체 및 결합 크기
PME 접지를 위해 전도체 크기는 BS 7671:2018+A2:2022 규정을 준수해야 합니다:
PME 접지의 잠재적 위험
PME는 안전성을 향상시키지만, 특정 위험을 초래합니다:
증가된 중성 전위
중성 전도체가 끊어진 경우(농촌의 상공 전선에서 흔함), 모든 보호 금속 부품(예: 장비 케이싱)은 중성선과 결합되어 전기를 가질 수 있습니다. 예를 들어:
침묵하는 고장
명백한 고장과 달리, PME에서 중성선이 끊어진 경우 즉시 보호 조치가 트리거되지 않을 수 있습니다. 시스템은 누군가 금속 부품을 만날 때까지 계속 전기를 가질 수 있으므로 예상치 못한 감전이 발생할 수 있습니다.
완화 요구사항:
다중 접지: 시스템 내에서 중성선은 여러 지점에서 접지되어야 합니다.
저 저항: 각 접지 전극의 저항은 10옴을 초과해서는 안 됩니다.
개별 접지 막대: 공유 고장 전류를 최소화하기 위해 각 설치에 권장됩니다.
당국 승인: 적절한 설계 및 유지 관리를 보장하기 위해 정식 승인이 필수적입니다.
결론
PME는 규제된 접지 방법이지만, 접지 조건이 어려운 지역에 이상적입니다. 효과적인 PME 시스템을 위해서는 결합, 크기, 유지 관리 표준을 엄격히 준수하여 증가된 중성 전위와 같은 위험을 피해야 합니다. PME 시스템을 구현할 때는 항상 자격을 갖춘 엔지니어와 상담하고 규제 승인을 받아야 합니다.
