click to add title · 2016-05-03 · 6 5. 누전차단기 동작원리 누전 트립(trip) 동작 -...

누전차단기 교육자료

http://news.naver.com/main/hotissue/list.nhn?mid=hot&sid1=105&sid2=228&gid=82351&cid=82349

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1. 누전차단기 사용목적 및 보호방식

사용목적 : ① 감전보호, ② 누전화재보호, ③ 아크지락보호

지락보호방식

① 누전경보방식 : 정전으로 공공의 안전확보에 지장을 줄 우려가 있는 경우에 적용

- 비상용조명장치, 비상용 승강기, 유도등, 철도용 신호장치, 400V초과 비접지전로

- 단점 : 고장회로를 차단하지 못하므로 근본적인 감전사고 방지 곤란

② 지락과전류차단방식

- 접지전용선 설치하여 지락시 단락회로를 형성, 배선용차단기로 자동차단하는 방식

- 단점 : 지락시 저항값, 장소에 따라 동작전류의 확보가 어려워 고속차단 불가

③ 절연변압기방식

- 절연변압기 2차측을 비접지로 하여 지락사고시 지락전류가 흐르기 어렵게 한 방식

- 단점 : 선로가 긴 계통일지라도 지락시 지락전류가 매우 작아 지락검출이 어렵다

④ 보호접지방식

- 기기외함을 저저항으로 접지하여 지락시 허용접촉전압 이하로 보호하는 방식

- 단점 : 접지저항을 대단히 작은 값으로 해야하는 현실적 어려움과 비용이 많이 듬

⑤ 누전차단기방식

- 미소 지락전류를 검출하여 차단하므로 감전, 화재, 아크지락에 가장 우수한 보호방식

- 단점 : 사용목적, 부하특성, 환경상태, 감도선정 및 결선방식이 부적정 시 오동작

Ⅱ. 누전차단기

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2. 누전차단기 사용필요성 검토


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3. 누전차단기 외관 및 기능


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4. 누전차단기 명판표기 이해


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5. 누전차단기 동작원리

누전 트립(Trip) 동작

- 전로의 지락, 기기 누전으로 정격감도전류 이상의 지락전류가 흐를 때 자동 트립동작

과전류 트립(Trip) 동작

- 과부하, 단락보호 겸용은 한시 및 순시트립 기능의 과전류 트립장치 내장, 용도별 차단


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[정상시]

[키르히호프법칙 적용]


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[누전시]

[누전경로]


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5. 누전차단기 동작 원리

ㅇ 누전검출부, 영상변류부, 차단부로 구성, 동작원리는 영상변류기를 통과하는 전류 차로

유도되는 자속의 유기전류를 검출하여 동작값 이상이면 차단부에 동작신호 주어 차단

(a) 정상상태

영상변류기 전류와 복귀전류가 동일크기 영상변류기의 발생자속(φL)은 서로 상쇄

(b) 누전상태

영상변류기의 전류차로 자속(φg)이 발생 누전검출부에 신호 전송하여 차단기 동작


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5. 누전차단기 동작 원리

ㅇ 테스트 버튼을 누르면 내부 지락 모의회로에 시험전류가 흘러 확실한 동작 여부 체크


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6. 꽂음 접속식 누전차단기

(1) ON LED에 의한 통전, 누전, 정전상태 파악 용이

- ON LED 점등 : 통전 중이며 부하측에도 전원 공급

- ON LED 소등 : 전원부에만 통전 중이며 부하측은 전원 차단

(누전 또는 TEST버튼에 의한 동작, 정전으로 전원측, 부하측 모두 전원 차단)

(2) 콘센트에서 누전차단기를 뽑지 않아도 TEST버튼을 누르면 전원 차단,

RESET버튼을 누르면 부하측으로 다시 전원 공급

(3) 방수형으로 주방, 화장실, 욕실 등 습기 많은 곳에 사용(비데,세탁기,의료기)

(4) 정격전류 15A, 감도전류 15, 부동작전류 7.5, 동작시간 0.03초


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7. 자동복구형 누전차단기

자동복구형 누전차단기

ㅇ 낙뢰, ELB 오류동작 자동복구

ㅇ 단락, 과부하동작 미복구

ㅇ 복구회수, 복구 수동 설정

ㅇ 원격 감시, 제어 기능

ㅇ 이중복구 방지, 복구시 경보음

자동 복구 기능

ㅇ 자동복구 기능 : 낙뢰에 의한 차단 동작 후 10초 후 자동 복구

ㅇ 복구 판단 기능 : 낙뢰• 누전시 선택 복구, 초단위 누전시험 이상 없으면 복귀

ㅇ 자동복구 통계 : Trip 유형별(과부하/단락, 낙뢰, 누전) 자동복구 횟수 count

ㅇ 운용 표시 기능 : power LED, check LED, 낙뢰 LED, 누전 LED, 합선 LED


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8. 누전차단기 유의사항

[중성선 결상시 과전압 발생] [누전전류 검출경로]

ㅇ 진동, 충격, 습기, 먼지, 부식성 가스 등이 없는 곳에 15°이내 수직 취부

ㅇ 대전류 모선에서 10이상 이격 취부 , 2대 병렬 사용 금지, 접지선 접속 금지

ㅇ 3φ용을 1φ2W, 1φ3W에 사용 경우는 R-T 상간에 정격전압 인가되도록 결선

ㅇ 반도체증폭식인 전자식 누전차단기는 과전류, 과전압, 부하측 역접속 금지

ㅇ 단락전류 차단시에는 신품과 교체, 상간의 절연저항측정, 내전압시험 금지

ㅇ 누전보호 전용은 과전류 차단장치(NFB, FUSE 등)와 조합 사용


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9. 누전차단기의 동작 원인


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10. 누전차단기 오동작

ㅇ 누전차단기 자체 불량으로 인한 오동작

- ZCT특성 변화, 트립코일, 차단접점 마모 등

- 대책 : 누전차단기 동작특성 시험, 신품 교체

ㅇ 누전차단기 감도선정 불량으로 인한 오동작

- PC 등 상시 누설전류 감안 않고, 고감도 사용

- 대책 : 중저감도 누전차단기 사용

ㅇ Surge에 의한 오동작

- 낙뢰, 선로사고, 개폐조작으로 발생한 서지 이상전압·전류는 반도체 파괴, 오동작

- 대책 : 전자회로 내부 耐(내) 서지성 소자, 저압 피뢰기, 서지 흡수용 콘덴서 사용

ㅇ 왜형파(고조파), 전자파에 의한 오동작

- 전원회로에서 발생하는 각종 고조파나 공간 전자파의 침입에 의하여 오동작

- 대책 : 전원측에 잡음방지용 콘덴서 설치, 한시회로, 필터 사용, 절연변압기 사용


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ㅇ 순환전류에 의한 오동작

- 병렬회로에 회로별 차전류가 순환하여 ELB 동작

- 대책 : 병렬회로 사용 금지, 1 회로 1 ELB 설치

ㅇ 유도(誘導)에 의한 오동작

- 공동접지선 사용 경우, 그림의 위치에 ZCT를

설치하면 ZCT 1차권선에 순환전류로 오동작

- 주변 대전류의 자장에 의한 유도전류로 오동작

- 대책 : 점선위치에 ZCT설치, 병렬회로 사용 금지

ㅇ 캐리어폰에 의한 오동작

- 캐리어폰의 고주파 신호를 ELB가 검출, 오동작

- 대책 : 고주파신호를 감도전류 이하로 사용

ㅇ 서지흡수회로에 서지전류가 흐르게 되면 오동작

- 대책 : 서지흡수회로를 ELB의 전원측에 설치


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ㅇ 접지의 부적절에 의한 오동작(1)

- 접지측 전선은 ELB 전원측에서 접지,

ELB 부하측에서 기기접지와 연결

- 대책 : 접지측 전선은 ELB 전원측에서

접지, ELB 부하측에서 미접지


- ZCT 1차에 금속관·케이블 금속차폐에

특별3종접지·3종 접지 경우 오동작

- 대책 : ZCT 부하측에 접지선 이설,

ZCT의 설치위치 변경,

ELB전원측, 부하측에 접지 금지


- ELB 설치회로와 미설치회로의 기계가

공통 접지선으로 연결하면 오동작

- 대책 : 기기마다 ELB 설치, 개별접지


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11. 누전차단기 오접속


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11. 누전차단기 오접속


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12. 누전차단기 인체감전 보호 검토

ㅇ 누설전류 500[mA]에서 인체 감전전류는?

500х100 / 5,000+100 = 9.8mA(가수전류)

허용접촉전압(V) 접지저항 최대값(Ω) ≤ 정격감도전류(A)

정 격 사 항 고 려 사 항

정격전압 정격전압과 사용전압 일치(정격전압의 80% ~ 110%)

정격전류 전부하 전류보다 크게, 일시적 과전류에 부동작 선정

감도전류/ 동작시간 고감도형(30이하), 고속형(0.1초 이내) 등 목적부합 선정

정격차단전류 회로의 추정 단락전류치 이상으로 선정


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13. 누전차단기 장소별 사양

NO 적용장소 관련규정 누전차단기 사양

1 기계기구 철대 및 외상 접지공사 곤란 경우

전기판단 33조, 내선규정1445-2절 감도전류 30이하 동작시간 0.03S 이하

2 양식, 욕실내의 콘센트 전기판단 176조, 내선규정3310-10절 감도전류 30이하 동작시간 0.03S 이하

3 전기온수기, 전기난방기 등 심야전력기기

내선규정 4145-5절 감도전류 30이하 동작시간 0.03S 이하

4 3종, 특3종 접지저항치 완화할 수 있는 장소

전기판단 18조, 내선규정 1445-1절

E L B 접지저항

30 500Ω

50 300Ω

100 150Ω

200 75Ω

300 50Ω

500 30Ω


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14. 누전차단기 회로방식별 시설


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15. 누전차단기 점검방법


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16. 지락차단장치 관련 규정

o 지락차단장치 설치장소

- 사용전압이 60V를 넘는 저압의 기계기구로서 사람이 쉽게 접촉할 우려가

있는 곳에 시설하는 것에 전기를 공급하는 전로(예외사항 제외)

- 대지전압이 300V 이하의 주택의 전로 인입구

- 라이팅덕트를 사람이 용이하게 접촉할 우려가 있는 장소

- 평형보호층 공사의 전선

- 화약류저장소, 전기온돌, 파이프라인, 전기온상 등에 전기를 공급하는 전로

- 풀용 수중조명등의 경우

- 임시배선의 시설중 400V미만의 저압옥내배선

- 임시전력 수용가의 지락차단장치 시설방법

* 고압이상 1,000이상 전기수용설비 : 배전반내 지락차단장치 확인

* 고압이상 1,000미만 전기수용설비 : 배전반내 지락차단장치 확인 생략

* 저압 수전설비 : 배전반내 지락차단장치 확인 생략


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o 지락차단장치 생략 가능한 경우

- 기계기구를 발전소/변전소/개폐소 또는 이에 준하는 곳에 시설하는 경우

- 기계기구를 건조한 곳에 시설하는 경우

- 대지전압 150V이하인 기계기구를 물기가 있는 곳 이외의 곳에 시설하는 경우

- 전기용품안전관리법 적용을 받는 2중 절연구조의 기계기구를 시설하는 경우

- 그 전로의 전원측에 절연변압기(2차 전압이 300V이하인 경우에 한한다)를 시설하고

또한 그 절연변압기의 부하측의 전로에 접지하지 않은 경우

- 기계기구가 고무․합성수지 기타 절연물로 피복된 경우

- 기계기구가 유도전동기의 2차측 전로에 접속되는 것일 경우

- 절연하지 않고 전기를 사용하는 것이 부득이한 경우와 기술상 곤란한 경우

* 금속제 외함을 가지는 배/분전반에 전기를 공급하는 전로에는 지락차단장치 시설을

의무화하지는 않음. 다만, 배/분전반 외함에 감전에 의한 위험표지 또는 구획로프

등을 설치하는 것이 바람직함



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적용구분

장소예시 건조한 곳

건조한 곳으로

적용할수없는곳

지하1층 지상 5층규모의

아파트형 공장 등의 바닥이

콘크리트 바닥으로서 그

위에서 전기기계기구를

취급하는 경우

지상 1층에서 지상 5층

다만, 평상시 습기 또는 물기가 없는 장소로서

콘크리트 바닥이 건조한 상태이고, 사람이 그

기계기구와 주변의 접지된 금속체에 동시에 쉽게

접촉할 우려가 없는 경우이어야 함

좌란 이외에

지면과 직접

접촉하고 있는

지하 1층의

콘크리트 바닥

지상 1층 규모 공장 등의

바닥이 콘크리트 바닥으로서

그 위에서 전기기계기구를

취급하는 경우

절연성페인트를 칠한 지상 1층의 콘크리트 바닥

다만, 평상시 습기 또는 물기가 없는 장소이고,

사람이 그 기계기구와 주변의 접지된 금속체에

동시에 쉽게 접촉할 우려가 없는 경우이어야 함

지면과 직접

접촉하고 있는

지상 1층의

콘크리트 바닥

지하5층 지상20층규모의

건물 등의 바닥이 콘크리트

바닥으로서 그 위에서

전기기계기구를 취급하는

경우

지하 4층에서 지상 20층

다만, 평상시 습기 또는 물기가 없는 장소로서

콘크리트 바닥이 건조한 상태이고, 사람이 그

기계기구와 주변의 접지된 금속체에 쉽게 동시에

접촉할 우려가 없는 경우이어야 함

좌란 이외에

지면과 직접

접촉하고 있는

지하 5층의

콘크리트 바닥



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공장, 사무실 등 일반장소(물기 있는 장소 제외)에서 전로에 시설하는 기계기구 접지저항

(제3종 접지저항 또는 특별 제3종 접지저항)값이 제2종 접지저항 값의 1/9이하인 경우 그

기계기구에 전기를 공급하는 전로에는 電技 제45조제1항의 지락차단장치 생략 가능

※ 제2종 접지저항 값

ㅇ 고압 비접지계통(3.3kV, 6.6kV) : 75[Ω]이하

ㅇ 22kV 비접지계통 : 10[Ω]이하

- 접지저항 계산 값이 8[Ω]이면 8[Ω]으로 적용

ㅇ 22.9kV 다중접지계통 : 5[Ω]이하

일본은 사용전압이 100V로서 보호접지저항 값이 3Ω이하인 경우 지락차단장치를 생략할 수 있도록

규정하고 있으나, 우리나라의 경우 사용전압이 대부분 220/380V이며, 공급방식에 따라 제2종

접지저항 값이 달리 적용되므로 저압전로에 지락이 생겼을 경우 그 기계기구에 발생하는

허용접촉전압을 25V이하로 억제할 수 있도록 그 기계기구의 보호접지저항 값이 제2종 접지저항 값의

1/9이하인 경우에 한하여 지락차단장치를 생략할 수 있도록 정함



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정격감도전류 적용장소․보호목적 선정방법

고감도형

(15, 30)

1) 접지생략(물기있는 장소 제외)

2) 이동식, 가반식 전동기계기구

3) 전기온수기, 전기난방기 등

심야전력 기기 등

4) 습윤한 장소 등 감전위험이

높은 곳

1) 욕실내의 콘센트(15)

2) 전등․콘센트 회로

o 30 감도제품은 정격전류 100A이하

전로에 적용하는 것이 바람직함

3) 전동기부하회로

o 30 감도제품은 정격전류 50A이하

전로에 적용하는 것이 바람직함

중감도형

(100,200,500)

1) 대용량회로 또는 누설전류가

큰 회로에서 오동작의 우려가

있는 경우

2) 지락에 의한 기기 손상방지

3) 누전화재 방지

중감도형 누전차단기를 사용하는 경우

① 물기 있는 곳이나 금속제 전기기계

기구에 상시 접촉되어 있는 등의

위험성이 높은 장소

⇒ 감도전류=15[V]/보호접지저항[Ω]

* 허용접촉전압 15V로 함

② 상기①항 이외의 장소

⇒ 감도전류=50[V]/보호접지저항[Ω]

* 허용접촉전압을 50V 로 함



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o 발전소/변전소/개폐소 또는 이에 준하는 곳에 시설하는 경우 지락차단장치 생략

⇒ 자가용전기설비 수/변전실(비상용예비발전설비를 수/변전실내 설치한 경우 포함),

주상변압기의 시설장소, 지중전선로용의 변전실 등과 같이 전기지식이 있는 취급자만

이 출입하는 장소로서 일반인이 기계기구에 접촉할 기회가 없는 장소에 설치된 기계

기구에 대해서는 電技 제45조제1항의 지락차단장치 생략 가능

o 경보장치를 시설하는 경우 지락차단장치 생략

⇒ 저압 또는 고압전로로서 비상용조명장치/비상용승강기/유도등/철도용 신호장치,

400V를 초과하는 비접지전로, 기타 그 정지가 공공의 안전확보에 지장을 줄 우려가

있는 기계기구에 전기를 공급하는 것에는 전로에 지기가 생겼을 때에 이를 기술원

감시소에 경보장치를 설치한 때에는 지락차단장치 생략가능



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의료기구 세척기 사용시 누전차단기 동작

ㅇ 상황 : 세척기 회로에 세척기 2대, 에어컨 1대 병용 및 누전차단기 30로 보호

ㅇ 확인 : 세척기 사용 누설전류 14 확인, 에어컨 동시 사용 시 누전차단기 동작

ㅇ 조치 : 부하 과다로 인한 누전차단기 동작으로 세척기 회로를 에어컨과 분리

전등회로 및 환풍기회로의 전선 오결선에 의한 전류 차로 누전차단기 동작

ㅇ 상황 : 전등스위치 on 상태에서 환풍기스위치 on 하면 전등회로 ELB 동작

ㅇ 확인 : 개별회로 절연상태 양호 및 2, 3번 분기차단기 개방 후 1분기 절연측정 0

ㅇ 조치 : 환풍기회로의 –극과 전등회로의 –극의 공통 연결을 분리하여 개별 결선

17. 사고 사례


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UPS 정류기 주차단기(ELB) 동작

ㅇ 상황 : UPS 사용 사무실의 정류기 주차단기 자주 동작

ㅇ 확인 : 절연상태 양호, 부하량 적정, 누설전류 25 측정, 필터링시 10 이하

ㅇ 조치 : ELB생략 가능 → MCCB, ELB생략 불가능 → 필터 설치, 저감도 ELB와 접지

누전차단기 내부단자 접속불량에 의한 누전차단기 오동작

ㅇ 상황 : 사용시 주기적으로 ELB 동작

ㅇ 확인 : 절연상태 양호, 누설전류 없음, 부하전류 적정

ㅇ 조치 : ELB 분해 확인결과 내부단자 접속불량에 의한 오동작으로 ELB 교체

PC 밀집회로의 고조파 누설전류에 의한 누전차단기 오동작

ㅇ 상황 : 1분전반당 4개 회로에 6~12대 PC 사용, 차단기에서 PC까지 50~100m

ㅇ 확인 : 절연상태 양호, 분기회로 상시 누설전류 10~20, 부하전류 적정

ㅇ 조치 : PC 자체의 고조파 누설전류이므로 중감도 ELB로 교체, 회로당 PC대수 제한

17. 사고 사례


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심야보일러 기동시(18~20mA) ELB 오동작

ㅇ 확인 : 보일러 온수통의 정전용량에 의한 누설전류로 인한 오동작

ㅇ 조치 : 중감도(30mA) 이상 ELB로 교체 사용

상시 누설전류에 의한 ELB 오동작

ㅇ 고조파 전류는 선로 및 전기기기의 권선,

철심 등의 부유용량에 의한 누설전류를

증가시켜 정상상태에서도 오동작

가전/사무용기기 사용시 누설전류의 발생 원인

ㅇ AC를 DC로 변환시키는 SMPS(SWITCHING MODE POWER SUPPLY)가 주요 원인

ㅇ EMI 제거위한 노이즈필터에 Ic-2×π×f×c×V에 의한 누설전류가 PC 1대당 2mA 흐름

ㅇ 누설전류 제한 → 0.5mA(전자제품), 0.1mA(의료장비), 0.01mA(환자접촉장비)

분기회로 지락전류로 대지정전용량에 의한 인접 건전회로 ELB 오동작

ㅇ 조치 : 대지정전용량을 고려한 중·저감도 ELB 선정

17. 사고 사례


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질문 : 에어컨 실외기에 ELB설치? / 동력부하에 MCCB와 ELB설치기준은?

ㅇ 답변 : ELB설치 또는 접지 / MCCB → 과부하+단락, ELB → 누전보호에 중점

질문 : 입원실 내부 화장실의 비데 전원용 콘센트와 병원 화장실에 ELB설치?

ㅇ 답변 : 화장실은 30mA이하 0.03초 ELB 설치, 목욕실은 15mA이하 0.03초 ELB 설치

질문 : 누전차단기 1차측 결상(1선 단선)시 2차측 지락사고 부동작 방지책은?

ㅇ 답변 : 결상 지락보호 ELB사용(ELB 동작전원이 없어도 정상 동작)

질문 : 보안등의 누전차단기 설치기준은 ?

ㅇ 답변 : 인입구 가까이 각 극을 쉽게 개폐할 수 있는 과전류 보호기능의 ELB설치

질문 : 빌딩 옥탑 광고등에 누전차단기 설치의무?

ㅇ 답변 : 설치대상 →사용전압 60V초과, 대지전압 150V초과로 취급자만 출입·건조한 곳

18. 질문/답변


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질문 : 누전차단기 오동작을 방지하기 위해 2선을 바꾸어 결선해도 되는지?

ㅇ 답변 : 2극 1소자 ELB는 정상 동작하지 않을 수 있음(누전선이 소자 없는 극에 연결)

2극 2소자 ELB도 정상 동작하지 않을 수 있음[(R2+Rth)가 동작값 이하 경우)

누전점

변압기

2차측

I + Ig → I → ①

R(부하) Ig

↓

② Rth

ELB

Ig E2

R2

E

누전점 변압기

2차측

I → ①

R(부하)

I

g

↓

② Rth

ELB

Ig

x

E2

R2

E

“Ig 발생없음”

← I

질문 : 누전차단기 2차측(부하) 상간에서

누전이 될 경우에도 ELB가 동작?

ㅇ 답변 : 부동작(변압기로 회귀전류 부재)

18. 질문/답변


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전기재해예방

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