계약자가 시설 관리자의 사무실로 들어온다. 관리자는 “서버 룸에서 RCD가 계속 트립됩니다. 모든 것을 확인했지만 절연 불량은 없습니다. 그런데도 일주일에 두 번씩 트립됩니다.”라고 말한다.“
계약자는 40A RCD를 63A 장치로 교체한다. 트립 임계값은 동일한 30mA이지만 정격 전류만 더 높다. 2주 후: 트립 없음. 문제가 사라졌다.
하지만 왜일까? 잔류 작동 전류(IΔn)는 변경되지 않았다. 그렇다면 정격 부하 전류(In)를 40A에서 63A로 업그레이드하면 왜 때때로 불필요한 트립이 멈추는 것일까?
현장에서 수년간 일했다면 이러한 “수정”이 우연이라고 하기에는 충분히 자주 작동한다는 것을 알 것이다. 그 답은 간과된 요소인 열 안정성과 과부하 상태에서의 설치 민감성에 있다.
이 가이드에서는 40A에서 63A로 교체하는 것이 때때로 효과가 있는 이유, 질병이 아닌 증상을 치료하는 이유, 적절한 진단 솔루션이 무엇인지 설명한다.
이론 대 현장: In 및 IΔn 이해
전기 기술자가 Mike Holt 또는 호주 전기 기술자 커뮤니티와 같은 포럼에서 40A에서 63A로 교체하는 것에 대해 토론할 때 이론가들은 논리적 결함을 빠르게 지적한다. 그들은 완전히 분리된 두 가지 매개변수를 구별해야 한다고 주장한다.
In (정격 부하 전류): 40A 또는 63A. 이는 RCD의 구리 접점, 부스바 및 내부 도체가 과열되거나 손상되지 않고 지속적으로 전달할 수 있는 전류량을 정의한다. 이는 열 및 기계적 등급이다.
IΔn (정격 잔류 작동 전류): 일반적으로 30mA. 이는 장치를 트립시키는 접지 누설 전류 임계값을 정의한다. 이는 전기적 감도 등급이다.
순수 이론상 In을 변경해도 IΔn에 미치는 영향은 없어야 한다. 63A로 업그레이드해도 30mA 누설 임계값이 올라가지 않는다. 기기가 실제로 35mA를 접지로 누설하는 경우 40A 및 63A 버전 모두 트립되어야 한다. 이 교체는 타이어 펑크를 수리하기 위해 자동차 엔진을 교체하는 것과 같이 말이 안 된다.
표 1: 매개변수 비교 – 40A 대 63A RCD (둘 다 30mA IΔn)
| 매개변수 | 40A RCD | 63A RCD | 무엇이 바뀌는가? |
|---|---|---|---|
| 정격 부하 전류 (In) | 40A | 63A | ✅ 접점/부스바 용량 증가 |
| 정격 잔류 작동 전류 (IΔn) | 30mA | 30mA | ❌ 변경되지 않음 – 여전히 30mA 누설 시 트립 |
| IEC 61008에 따른 트립 임계값 | 15-30mA | 15-30mA | ❌ 동일한 작동 범위 |
| 최대 연속 부하 용량 | 40A | 63A | ✅ 더 높은 지속 전류 기능 |
| 접지 누설 방지 | 30mA | 30mA | ❌ 동일한 보호 수준 |
그렇다면 IΔn이 30mA로 유지되면 왜 교체가 때때로 불필요한 트립을 멈추는 것일까? 이론은 옳지만 불완전하다. 실제 RCD는 교과서 조건에서 작동하지 않는다.
63A 교체가 때때로 작동하는 이유: 열 및 설치 기하학의 숨겨진 역할
현장 전기 기술자는 옳다. 교체가 작동하지만 대부분의 사람들이 추정하는 이유 때문은 아니다. 실제 메커니즘은 교과서 이론에서 무시하는 열 안정성 및 설치 유도 감도와 관련이 있다.
토로이달 변압기 및 그 취약점
모든 RCD 내부에는 상 및 중성선 도체를 모니터링하는 토로이달 전류 변압기가 있다. 완벽한 조건에서 나가는 전류는 돌아오는 전류와 같아 상쇄되는 반대 방향의 자기장을 생성한다. 접지로의 불균형(누설)이 발생하면 트립 메커니즘이 작동한다.
그러나 완벽한 조건은 거의 존재하지 않는다. 두 가지 요소가 원치 않는 감도를 유발한다.
1. 높은 부하 전류 효과: 40A RCD가 용량에 가까운 상태(38A 연속)로 작동하면 상당한 열이 토로이드의 자기 코어 및 트립 메커니즘 안정성에 영향을 미친다. 도체가 완벽하게 중앙에 있지 않거나 근처의 철 금속이 기하학적 구조를 왜곡하는 경우 높은 전류는 자기장 불균형을 유발할 수 있다.
2. 설치 기하학: 토로이드를 통과하는 도체가 중앙에 있지 않거나, 근처의 철제 인클로저 또는 케이블 라우팅 비대칭이 팬텀 불균형을 유발할 수 있다. 이러한 효과는 높은 부하에서 악화된다.
더 큰 프레임이 감도를 줄이는 이유
63A로 업그레이드하면 다음과 같은 이점이 있다.
- 더 큰 자기 회로: 더 큰 토로이달 코어는 설치 불완전성 및 도체 위치 지정 오류에 덜 민감하다.
- 더 낮은 내부 손실: 더 무거운 부스바와 더 큰 접점은 저항이 낮다는 것을 의미한다. 동일한 38A 부하에서 63A 장치는 더 시원하게 작동하여 열 드리프트를 줄인다.
- 더 나은 열 마진: 38A에서 63A 장치는 60% 용량으로 안정적인 온도에서 작동한다. 38A에서 40A 장치(95% 용량)는 열적으로 최대화된다.
실제 원인: 누적된 배경 누설
열 효과가 63A 교체가 때때로 도움이 되는 이유를 설명하지만 대부분의 불필요한 트립의 근본 원인은 아니다. 실제 문제는 누적된 배경 누설이며 전류량 업그레이드는 이를 해결하는 데 아무런 도움이 되지 않는다.
현대 전자 부하 문제
현대 설치에는 스위치 모드 전원 공급 장치가 가득하다. 컴퓨터, LED 조명, 가변 주파수 드라이브, 스마트 가전 제품. 각 장치에는 정상 작동 중에 접지로 미세한 전류를 누설하는 EMI 필터 커패시터가 포함되어 있다.
일반적인 누설: 데스크톱 컴퓨터 (1-1.5mA), LED 드라이버 (0.5-1mA), VFD (2-3.5mA), 랩톱 충전기 (0.5mA).
이는 결함이 아니라 안전 표준에서 허용하는 준수 누설이다. 그러나 여러 회로를 보호하는 단일 RCD에서는 누적된다.
재앙의 산술
세 개의 회로를 덮는 하나의 40A RCD로 보호되는 일반적인 소규모 사무실을 고려해 보십시오.
- 회로 1 (조명): 15개의 LED 조명 × 0.75mA = 11.25mA
- 회로 2 (워크스테이션): 8대의 컴퓨터 × 1.25mA = 10mA
- 회로 3 (HVAC): 1개의 VFD 장치 × 3mA = 3mA
총 대기 누설: 24.25mA
이제 중요한 부분은 IEC 61008은 RCD가 IΔn의 50%와 100% 사이에서 트립되도록 허용한다는 것이다. 30mA 장치의 경우 트립 임계값이 특정 장치 및 작동 조건에 따라 15mA만큼 낮거나 30mA만큼 높을 수 있음을 의미한다.
설치는 이미 24.25mA에 있다. 컴퓨터 전원 공급 장치 켜기, 모터 시작 시 유입, 약간의 전압 서지와 같은 과도 현상은 순간 누설을 30mA 이상으로 밀어 올려 트립을 유발할 수 있다. RCD는 설계된 대로 정확하게 작동하고 있다. 결함은 없다. 아키텍처가 단순히 과부하된 것이다.
표 2: 배경 누설 누적 예
| 회로 | 로드 유형 | 수량 | 장치당 누설 | 총 회로 누설 |
|---|---|---|---|---|
| 조명 | LED 조명 기구 | 15 | 0.75mA | 11.25mA |
| 워크스테이션 | 데스크톱 PC | 8 | 1.25mA | 10.0mA |
| HVAC (냉난방 공조) | VFD 컨트롤러 | 1 | 3.0mA | 3.0mA |
| 단일 RCD 총 누설 전류 | — | — | — | 24.25mA |
| 30mA RCD 트립 범위 | — | — | — | 15-30mA |
| 위험 수준 | — | — | — | 높음 – 이미 IΔn의 81% |
산업 지침: 30% 규칙
제조업체 및 표준 기관은 오작동 트립을 방지하기 위해 정상 상태 누설 전류를 IΔn의 30% 미만으로 유지할 것을 권장합니다. 30mA RCD의 경우 배경 누설 전류를 장치당 약 9mA로 제한해야 합니다. 위의 예는 이 지침을 거의 3배 초과합니다.
63A RCD로 교체해도 계산은 바뀌지 않습니다. 누설 전류는 여전히 24.25mA이고 트립 임계값은 여전히 30mA입니다. 아무것도 해결되지 않았습니다. 새 장치의 트립 특성이 15mA보다 30mA에 더 가깝기 때문에 운이 좋아서 트립이 멈춘 것일 수 있습니다.
적절한 해결 방법: RCBO를 사용한 분산 보호
암페어 업그레이드가 증상 치료라면 근본적인 치료법은 무엇일까요? 정답은 아키텍처에 있습니다. 중앙 집중식 RCD 보호에서 분산형 RCBO(과전류 보호 기능이 있는 누전 차단기) 보호로 마이그레이션하십시오.
기존 아키텍처: 하나의 RCD, 여러 회로
기존 패널은 여러 회로의 업스트림에 단일 RCD를 사용합니다. MCB. 하나의 40A 또는 63A RCD가 3-5개의 회로를 보호합니다. 이 “공유 보호” 모델은 부하가 무시할 수 있는 누설 전류가 있는 단순한 저항 히터였을 때 효과적이었습니다.
그러나 최신 설비는 병목 현상을 일으킵니다. 모든 배경 누설 전류가 하나의 30mA 창을 통해 흐릅니다.
새로운 아키텍처: 회로당 하나의 RCBO
RCBO는 과전류 보호(MCB 기능)와 누전 보호(RCD 기능)를 단일 장치에 결합합니다. 하나의 공유 RCD 대신 각 회로는 자체 30mA 누설 전류 예산을 갖습니다.
이전 사무실 예제를 사용하면 다음과 같습니다.
- 3개의 회로를 보호하는 1개의 RCD(30mA)
- 총 누설 전류: 24.25mA
- 활용률: 용량의 81%
- 결과: 빈번한 오작동 트립
새로운 설계:
- 3개의 RCBO(각각 30mA)
- 회로 1 누설 전류: 11.25mA (용량의 38%)
- 회로 2 누설 전류: 10mA (용량의 33%)
- 회로 3 누설 전류: 3mA (용량의 10%)
- 결과: 각 회로는 안전 한계 내에서 잘 작동합니다.
추가 혜택
고장 위치 파악: 전체 방이 아닌 영향을 받는 회로만 오프라인으로 전환됩니다. 가동 중지 시간이 크게 줄어듭니다.
더 빠른 문제 해결: 어떤 회로에 문제가 있는지 즉시 알 수 있습니다.
확장성: 각 새 RCBO는 자체 30mA 예산을 제공합니다.
규정 준수: 이제 많은 지역에서 특정 회로에 RCBO 보호를 요구합니다.
표 3: 공유 RCD 대 분산형 RCBO 아키텍처
| 특성 | 공유 RCD + MCB | 분산형 RCBO |
|---|---|---|
| 누설 전류 예산 | 모든 회로가 30mA를 공유합니다. | 각 회로는 30mA를 갖습니다. |
| 오작동 트립 위험 | 높음 (누적 누설 전류) | 낮음 (격리된 누설 전류) |
| 고장 영향 | 보호되는 모든 회로가 트립됩니다. | 결함이 있는 회로만 트립됩니다. |
| 문제 해결 시간 | 김 (각 회로 테스트) | 짧음 (고장이 국한됨) |
| 설치 비용 | 낮은 초기 비용 | 높은 초기 비용 |
| 운영 비용 | 높음 (잦은 호출) | 낮음 (오작동 트립 감소) |
| 30% 규칙 준수 | 3개 이상의 회로에서 어려움 | 회로 수에 관계없이 용이함 |
| 향후 확장 | 누설 문제 악화 | 기존 회로에 영향 없음 |
진단 방법론: 부품 교체자가 아닌 문제 해결사가 되십시오.
RCD 오작동 트립이 발생하면 도구를 사용하거나 교체 장치를 주문하기 전에 체계적인 진단 프로세스를 따르십시오.
1단계: 상시 접지 누설 측정
클램프온 누설 전류 측정기 사용:
- RCD에서: 다운스트림 접지 도체 주위에 클램프를 고정합니다. 이는 모든 보호 회로의 총 누설을 측정합니다.
- 회로당: 각 분기에 대해 상 및 중성선을 함께 클램프합니다.
- < 9mA: 허용 가능
- 9-15mA: 회로 분할 계획을 모니터링합니다.
- 15-25mA: 높은 오작동 트립 위험
- > 25mA: 즉각적인 아키텍처 변경 필요
2단계: RCD 유형 확인
최신 전자 부하는 Type AC RCD가 제대로 감지할 수 없는 맥동 DC 누설을 생성합니다.
AC를 입력합니다: 레거시. 순수한 정현파 AC 누설만 감지합니다. 더 이상 사용되지 않음. 2023년부터 호주에서 금지되었습니다.
유형 A: AC 및 맥동 DC 누설을 감지합니다. 최신 설치를 위한 최소 표준입니다.
Type B/F: 높은 DC 누설(EV 충전기, 태양광 인버터, 산업용 VFD)에 필요합니다.
RCD에 “Type AC”라고 표시되어 있으면 암페어와 관계없이 Type A로 교체해야 합니다.
3단계: 설치 품질 검사
- 도체 중심 맞춤: 상 및 중성선이 한쪽으로 눌리지 않고 토로이드 개구부의 중앙을 통과하는지 확인합니다.
- 철 간격: 강철 인클로저, 전선관 부속품 및 장착 하드웨어를 RCD 토로이드에서 최소 50mm 떨어뜨려 놓으십시오.
- 부하 균형: RCD가 정격 전류의 80%를 초과하여 지속적으로 작동하지 않는지 확인합니다.
4단계: 아키텍처 변경 계획
측정 기준:
- 누설 < 9mA인 경우: 문제는 열 또는 설치와 관련될 수 있습니다. 형상 보정을 통해 63A 업그레이드를 고려하십시오.
- 누설 9-25mA인 경우: 회로 분할이 필요합니다. 누설이 심한 회로(IT, VFD, LED)를 전용 RCBO로 마이그레이션합니다.
- 누설 > 25mA인 경우: 전체 RCBO 변환. 공유 RCD 아키텍처는 더 이상 실행 가능하지 않습니다.
표 4: 문제 해결 의사 결정 매트릭스
| 측정된 상시 누설 | 부하 전류 대 In | RCD 유형 | 권장 조치 |
|---|---|---|---|
| < 9mA | < 정격 70% | 유형 A | 설치 형상 확인, 모니터링 |
| < 9mA | > 정격 80% | 유형 A | 열 마진을 위해 63A 프레임으로 업그레이드 |
| < 9mA | 모든 | AC 유형 | 즉시 Type A로 교체 |
| 9-15mA | 모든 | 유형 A | 누설이 가장 심한 회로를 RCBO로 분할 |
| 15-25mA | 모든 | 유형 A | 2-3개의 회로를 RCBO로 마이그레이션 |
| > 25mA | 모든 | 모든 | 전체 RCBO 변환 필요 |
자주 묻는 질문
Q: 40A에서 63A RCD로 업그레이드하면 오작동 트립이 중지됩니까?
A: 때로는 그렇지만 대부분의 사람들이 생각하는 이유는 아닙니다. 업그레이드는 30mA 누설 임계값(IΔn)을 변경하지 않습니다. 문제가 높은 부하 전류에서 열 불안정 또는 설치 감도에서 비롯된 경우 도움이 될 수 있습니다. 더 큰 63A 프레임이 더 시원하게 작동하고 자기 회로의 감도가 낮습니다. 그러나 근본 원인이 전자 장치의 누적된 배경 누설인 경우 63A 스왑은 아무것도 수정하지 않습니다. 먼저 상시 누설을 측정하십시오.
Q: 배경 접지 누설을 어떻게 측정합니까?
A: RCD 다운스트림의 접지 도체 주위 또는 개별 회로의 상 및 중성선 주위에 클램프온 누설 전류 측정기를 사용합니다. 총 누설이 30mA RCD에서 9mA를 초과하면 오작동 트립 위험이 높습니다.
Q: Type AC와 Type A RCD의 차이점은 무엇입니까?
A: Type AC는 순수한 정현파 AC 누설만 감지합니다. 전자 부하가 Type AC가 안정적으로 처리할 수 없는 맥동 DC 누설을 생성하기 때문에 최신 설치에는 더 이상 사용되지 않습니다. Type A는 AC 및 맥동 DC 누설을 모두 감지하므로 스위치 모드 전원 공급 장치가 있는 설치에 적합합니다. 호주는 2023년에 새로운 Type AC 설치를 금지했습니다.
Q: RCD 누설에 대한 “30% 규칙”은 무엇입니까?
A: 업계 지침에서는 오작동 트립을 방지하기 위해 상시 누설을 RCD의 정격 트립 전류(IΔn)의 30% 미만으로 유지할 것을 권장합니다. 30mA RCD의 경우 배경 누설을 약 9mA로 제한하여 과도 돌입 전류에 대한 헤드룸을 확보하는 것을 의미합니다.
Q: RCBO로 업그레이드해야 할까요, 아니면 RCD를 계속 사용해야 할까요?
A: 측정된 배경 누설 전류가 9mA를 초과하는 경우 RCBO가 적절한 해결책입니다. 각 회로는 자체 30mA 누설 예산을 가지므로 누적을 방지합니다. RCBO는 또한 결함을 국소화합니다. 즉, 문제가 있는 회로만 트립됩니다. 초기 비용은 일반적으로 출장 및 가동 중지 시간 감소를 통해 1~2년 이내에 회수됩니다.
올바른 전략으로 설치를 보호하십시오.
40A에서 63A RCD로 교체하는 것은 현장 수리 방법으로, 때때로 효과가 있습니다. 이는 누설 허용 오차를 늘리기 때문이 아니라 더 큰 프레임이 열 및 설치로 인한 민감도를 줄이기 때문입니다. 이는 현대 전자 부하에서 발생하는 누적된 배경 누설이라는 근본 원인이 아닌 증상을 치료하는 것입니다.
적절한 접근 방식은 측정에서 시작됩니다. 누설 클램프를 사용하여 대기 전류를 정량화하십시오. Type A(Type AC 아님) 장치를 사용하고 있는지 확인하십시오. 설치 형상을 검사하십시오. 그런 다음 올바른 솔루션을 설계하십시오. 누설이 적으면 설치 개선을 통해 63A 업그레이드로 충분할 수 있습니다. 누설이 9mA를 초과하면 회로 분할 또는 RCBO 마이그레이션이 내구성이 뛰어난 해결 방법입니다.
VIOX Electric은 IEC 61008 표준에 따라 설계된 Type A RCD, RCBO 및 누설 모니터링 액세서리를 제조합니다. 당사의 기술 팀은 누설 계산, 장치 선택 및 패널 아키텍처 권장 사항을 지원할 수 있습니다. VIOX.com 를 방문하여 성가신 트립 문제에 대해 논의하십시오. 누적된 누설로 인해 가동 시간이 손상되지 않도록 부품을 교체하는 대신 솔루션을 설계하십시오.
