공통 중성선 및 RCD/RCBO 트립: 원인 및 테스트

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공통 중성선은 부하 전류가 한 장치에 의해 모니터링되는 선 도체를 통해 나가지만 해당 장치의 감지 코어 외부의 중성선 경로를 통해 돌아올 때 RCD 또는 RCBO 트립을 유발합니다. 보호 장치는 누락된 복귀 전류를 잔류 전류로 간주하여 회로를 차단합니다.

문제는 “공통(shared)”이라는 단어 자체가 아닙니다. 올바르게 설계된 다중 도체 회로는 다음과 같은 경우 공통 중성선을 사용할 수 있습니다. 관련된 모든 충전 도체가 동일한 적합한 다극 잔류 전류 장치를 통과하는 경우. 일반적인 현장 결함은 서로 다른 RCD 또는 RCBO로 보호되는 회로를 연결하는 공통, 차용, 교차 또는 잘못 배치된 중성선입니다.

주요 내용

RCD 또는 RCBO를 통과하는 모든 선 전류는 동일한 장치에 의해 모니터링되는 중성선 경로를 통해 돌아와야 합니다.
차용된 중성선은 한 회로가 다른 회로의 중성선에 의존하게 만들 수 있으며 유지보수 중에 전원이 차단되지 않은 상태로 유지될 수 있습니다.
교차된 중성선 바는 소비자 유닛 또는 배전반 수정 후 즉각적인 트립을 유발하는 경우가 많습니다.
중성선-접지 간 결함은 유사한 증상을 유발할 수 있으나 서로 다른 결함입니다. 즉, 전류가 모니터링되는 중성선을 통해 완전히 복귀하지 않고 중성선과 PE 사이로 분기됩니다.
RCD를 교체하거나 잔류 전류 정격을 높이거나 임의로 중성선을 분리하지 마십시오. 전류 경로를 확인하고 배선을 수정하십시오.

전류가 잘못된 중성선을 통해 복귀할 때 RCD가 트립되는 이유

많은 IEC 제품 시스템에서 RCCB라고도 불리는 RCD는 전류 변성기를 통과하는 모든 충전 도체 내 전류의 벡터 합을 모니터링합니다. 일반적인 단상 회로의 경우:

IL + IN = 0

5 A가 라인을 통해 나가고 동일한 5 A가 해당 중성선을 통해 복귀하면, 이들의 자기 효과는 상쇄됩니다. 장치는 유의미한 잔류 전류를 감지하지 않습니다.

해당 5 A 중 일부가 다른 회로의 중성선, 상위 중성선 바 또는 보호 도체를 통해 복귀하는 경우, 전류는 감지 코어 내부에서 더 이상 상쇄되지 않습니다:

IΔ = |IL + IN|

감지된 잔류 전류가 장치의 동작 영역에 도달하면 RCD가 트립됩니다. RCBO는 동일한 잔류 전류 원리를 사용하면서 과전류 보호 기능도 제공합니다. RCBO의 열동 및 자기 기능은 중성선 배선 오류로 인해 잔류 전류 메커니즘이 작동하는 것을 방지하지 못합니다.

RCD 및 RCBO를 통한 올바른 중성선 전류 경로와 잘못된 중성선 전류 경로

공유, 차용, 교차 및 접지된 중성선은 서로 다른 결함입니다

현장에서는 이 용어들이 종종 혼용되지만, 이를 구분하면 진단 속도가 빨라집니다.

상태	무슨 일이 일어나고 있습니까?	일반적인 RCD/RCBO 동작	주요 위험 요소
두 개의 RCBO에 걸친 중성선 공유	두 개의 최종 회로가 하나의 중성선을 통해 복귀하는 반면, 각 회로의 선 도체는 별도의 장치를 통과합니다	부하 중 하나가 작동하면 장치 하나 또는 둘 다 트립됩니다	부적절한 잔류 전류 측정 및 불안전한 절연
중성선 공유	부하가 한 회로에서 상(line)을 가져오고 다른 회로에서 중성선을 가져오는 경우입니다	특정 스위치나 부하가 작동할 때 트립이 발생합니다	하나의 회로가 분리된 후에도 중성선은 충전 상태로 남아 있을 수 있습니다
중성선 교차 또는 혼선	회로 중성선이 잘못된 하위 중성선 바 또는 RCBO 중성선 단자에 연결되었습니다	배전반 작업 후 즉시 또는 부하에 따른 트립 발생	다중 회로는 분리 및 테스트가 어려워집니다
중성선-접지 고장	중성선이 RCD 하단에서 PE 또는 접지된 부품과 접촉함	일부 중성선 전류가 PE를 통해 우회하여 트립을 유발함	감전, 화재 및 선택 차단 실패 위험
올바른 공통 중성선 회로	모든 관련 선로 도체와 중성선은 하나의 적절한 다극 장치를 통과함	평형 상태의 정상 전류는 장치를 트립시키지 않아야 함	제품 지침 및 현지 배선 규정을 여전히 준수해야 합니다.

별도의 RCBO 간 중성선 공유

두 개의 최종 회로를 보호하는 두 개의 단극 RCBO를 고려하십시오. 회로 A는 2 A 부하에 전원을 공급하지만, 그 복귀 전류는 RCBO B에 연결된 중성선을 통해 흐릅니다. RCBO A는 일치하는 중성선 복귀 전류가 거의 없거나 전혀 없는 상태에서 선 전류를 감지합니다. RCBO B는 자체 선 전류와 일치하지 않는 중성선 전류를 감지합니다. 두 감지 시스템 모두 불균형을 감지할 수 있습니다.

이러한 결함은 종종 소비자 유닛 업그레이드 중에 이전에 공유되었던 중성선이 최종 회로를 분리하지 않은 채 개별 RCBO로 이전될 때 발생합니다. 이전 설치 환경에서는 잔류 전류 보호 없이 작동했을 수 있지만, 새로운 RCBO 구성은 잘못된 전류 경로를 즉시 드러냅니다.

조명 회로에서의 중성선 차용

중성선 차용은 종종 변경된 조명, 양방향 스위칭, 증설 또는 이전 작업 중에 결합된 회로와 관련이 있습니다. 조명 기구나 제어 장치가 하나의 보호 장치로부터 선 전원을 공급받고 다른 회로로부터 중성선을 공급받는 경우입니다.

RCD는 조명이 꺼져 있을 때는 설정 상태를 유지할 수 있으나 스위치가 닫히는 즉시 트립될 수 있습니다. 더 중요한 점은, 차용된 중성선이 다른 통전 회로에 연결되어 있을 수 있으므로 해당 조명 회로를 분리한다고 해서 모든 도체가 안전해지는 것은 아니라는 것입니다. 이것이 바로 사선 테스트, 도체 식별, 그리고 모든 관련 전원의 안전한 분리가 필수적인 이유입니다.

분할 부하 보드에서의 중성선 바 교차

분할 부하 분전반에서 각 하위 RCD 섹션은 해당 중성선 바를 사용해야 합니다. 만약 상 도체가 RCD 1을 통해 공급되는데 회로 중성선이 RCD 2 하위의 바에 연결되어 있다면, 두 장치 모두에서 전류 경로의 균형이 맞지 않게 됩니다.

RCBO의 부하 중성선이 지정된 RCBO 단자나 중성선 리드 구성이 아닌 공통 상위 중성선 바에 직접 연결될 때 동일한 문제가 발생합니다. 솔리드 중성선, 스위치형 중성선, 플라잉 리드 및 플러그온 중성선 제품 간에 중성선 연결 방식이 다르므로 항상 정확한 배선도를 따르십시오.

RCD 하위의 중성선-접지 결함

하위 N-PE 연결은 공유 중성선이 아니지만, 트립 증상은 비슷하게 보일 수 있습니다. 중성선 전류가 분할되어 일부는 중성선을 통해, 일부는 PE 또는 본딩된 금속 구조물을 통해 돌아옵니다. RCD는 모니터링되는 도체 외부의 부분을 잔류 전류로 감지합니다.

가능한 원인으로는 손상된 케이블 절연체, 접지된 백 박스에 닿은 중성선, 장비의 잘못된 링크, 습기 또는 액세서리의 배선 오류 등이 있습니다. 보호 도체는 절대 대체 중성선 복귀 경로로 사용되어서는 안 됩니다.

공유 중성선이 올바를 수 있는 경우

일부 전기 시스템은 의도적으로 공통 중성선을 사용합니다. 예로는 적절한 4극 RCD로 보호되는 올바르게 설계된 3상 4선식 회로나, 현지 규정에서 허용하는 경우 인증된 다극 지락 보호 장치로 보호되는 다선 분기 회로가 있습니다.

잔류 전류 측정의 필수 요건은 중성선을 포함한 모든 관련 충전 도체가 동일한 감지 시스템을 통과해야 한다는 것입니다. 장치는 극 수, 전압 시스템, 중성선 구성 및 차단 요구 사항에 맞게 설계되어야 합니다.

두 개의 독립적인 단극 RCBO의 핸들을 단순히 묶었다고 해서 적합한 제품이 된다고 가정하지 마십시오. 기계적인 동시 작동이 각각의 개별 잔류 전류 변류기를 결합하는 것은 아닙니다. 해당 용도로 명시적으로 설계된 제품과 회로 구성을 사용하십시오.

중성선 배선 결함을 나타내는 증상

공유되거나 잘못 배치된 중성선은 종종 다음과 같은 식별 가능한 패턴을 생성합니다:

모든 부하가 꺼진 상태에서는 RCD가 재설정되지만 특정 부하 하나를 켰을 때 트립됨;
두 개의 RCBO가 함께 트립되거나 하나의 회로가 다른 무관한 회로에 영향을 미침;
배전반 교체, 회로 확장 또는 조명 변경 직후 트립이 시작됨;
한 회로의 전선을 분리해도 예상치 못한 잔류 전류가 제거되지 않음;
선간-대지 절연 상태가 양호해 보이는데도 RCD가 트립됨;
중성선 바 사이에서 회로를 이동하면 트립되는 RCD가 변경됩니다;
테스트 버튼은 정상적으로 작동하지만, 일반적인 부하 운전 중에 설비가 트립됩니다.

이러한 증상은 단서일 뿐 증거는 아닙니다. 누적된 장비 누설 전류, 절연 손상, 잘못된 라인/부하 연결, 부적합한 RCD 유형, 과도 현상 및 결함이 있는 기기도 트립의 원인이 될 수 있습니다.

전기 기술자를 위한 안전 진단 절차

중성선 결함은 명목상 절연된 회로를 연결할 수 있습니다. 따라서 테스트는 승인된 안전 격리 절차를 사용하여 유능한 사람이 수행해야 합니다. 부하 전류가 흐르고 있을 수 있는 상태에서 중성 도체를 분리하거나 이동하지 마십시오.

1. 트립 패턴 기록

어떤 보호 장치가 작동하는지, 어떤 이벤트가 이를 유발하는지 확인하십시오. 트립이 다음 상황에서 발생하는지 기록하십시오:

전원 인가 즉시;
특정 스위치가 닫힐 때만;
두 번째 회로에 부하가 걸릴 때;
부하가 순환함에 따라 간헐적으로;
최근 전기 작업 후.

이는 발생 가능한 문제가 회로 경로, 누적 누설 또는 특정 부하 결함 중 무엇인지 확인합니다.

2. 모든 관련 전원을 식별하고 안전하게 분리

의심되는 공통 중성선(borrowed neutral)은 하나 이상의 회로에 연결된 것으로 간주하십시오. 잠재적으로 관련된 모든 전원을 분리하고, 필요한 경우 잠금 장치를 설치하며, 전압 표시기를 테스트하고, 전압이 없는지 확인한 후, 표시기를 다시 테스트하십시오. 관련이 있는 경우 발전기, UPS 시스템, 태양광 인버터 및 제어 변압기와 같은 대체 전원을 포함하십시오.

3. 분전반 중성선 배열 점검

설치가 안전하게 차단된 상태에서, 각 나가는 선 도체와 중성선 단자를 비교하십시오. 다음 사항을 확인하십시오:

각 RCBO 회로가 해당 장치에 지정된 중성선 단자 또는 리드를 사용하는지 확인하십시오;
각 RCD 그룹이 올바른 하위 중성선 바(neutral bar)로 복귀하는지 확인하십시오;
하위 중성선이 RCD 이전의 중성선 바에 연결되어 있지 않은지 확인하십시오;
중성선 바 링크가 별도로 보호되는 그룹들을 연결하지 않는지 확인하십시오;
회로 라벨이 실제 도체와 일치하는지 확인하십시오.

그리고 VIOX 배전반 가이드 는 중성선 바와 접지 바가 전체 패널 레이아웃에 어떻게 배치되는지 설명합니다.

4. 최종 회로 도체 분리 및 식별

시험 절차에서 허용되는 경우, 분리된 최종 회로 중성선을 개별적으로 분리하고 어떤 상선과 중성선이 서로 연결되어 있는지 식별하십시오. 도통 시험을 통해 공유되거나 상호 연결된 중성선을 찾아낼 수 있습니다. 케이블 위치나 오래된 라벨에만 의존하지 마십시오.

5. 중성선과 접지 간 절연 시험

적용 가능한 설치 표준 및 연결된 장비에서 요구하는 전압과 준비 절차를 사용하여 절연 저항 시험을 수행하십시오. 민감한 전자 장치, SPD, 표시기 및 필터는 시험 절차에 따라 분리해야 할 수 있습니다. 낮은 N-PE 결과는 중성선 교차보다는 하위 회로의 중성선-접지 결함을 나타낼 수 있습니다.

6. 잔류 전류의 올바른 측정

통전 상태에서의 진단 측정이 필요하고 안전한 경우, 적절한 누설 전류 클램프를 회로의 모든 충전부 도체에 함께 설치하여 상쇄되지 않은 전류를 측정합니다. 상선이나 중성선만 클램핑하면 부하 전류가 측정되며 동일한 잔류 전류 정보를 얻을 수 없습니다.

활선 테스트는 추가적인 위험을 수반하므로 적절한 계측기, 개인 보호 장비(PPE) 및 위험 통제 수단을 갖춘 숙련된 인원으로 제한해야 합니다. 적용 가능한 표준과 무관한 보편적인 합격/불합격 값을 사용하는 대신, 설치 설계 및 장치 데이터와 결과를 비교하십시오.

7. 배선 수정 및 보호 기능 확인

중성선 배열을 수리한 후:

도체 식별 및 단자 조임 상태를 확인하십시오;
필요에 따라 도통 테스트 및 절연 테스트를 반복하십시오;
각 부하가 관련 없는 회로에 영향을 주지 않고 작동하는지 확인하십시오;
RCD/RCBO 테스트 버튼을 작동하십시오;
트립 전류 또는 트립 시간에 대해 필요한 계측기 테스트를 수행하십시오;
회로 일정 및 라벨을 업데이트하십시오.

테스트 버튼은 장치의 내부 기능을 확인하는 것이며, 모든 최종 회로 중성선이 올바르게 배선되었음을 증명하지는 않습니다. 설치 테스트는 여전히 필요합니다.

올바른 배선 접근 방식

회로당 1개의 RCBO

각 최종 회로에 자체 RCBO가 있는 경우, 해당 장치의 지정된 단자를 통해 라인과 중성선을 함께 유지하십시오. 중성선 바를 단순화하기 위해 하위 중성선을 임의로 결합하지 마십시오.

분리된 RCD 그룹을 위한 별도의 중성선 바

각 분할 부하 RCD 그룹에는 명확하게 분리된 하위 중성선 바가 필요합니다. 이 바들은 각 RCD의 하위에서 서로 연결(브리지)되어서는 안 됩니다.

정당한 중성선 공유 회로를 위한 적절한 다극 보호

회로 설계에서 공통 중성선을 적법하게 사용하는 경우, 해당 시스템에 적합한 다극 장치를 선택하여 모든 관련 도체가 함께 모니터링되고 필요에 따라 차단되도록 하십시오. 제조업체의 배선도와 현지 규정을 확인하십시오.

극수, 잔류 전류 유형, 감도, 트립 곡선 및 차단 용량을 포함한 일반적인 RCBO 선택 기준은 다음을 참조하십시오. 올바른 RCBO를 선택하는 방법. 가정용 및 유사한 RCBO 애플리케이션에 대한 제품 요구 사항은 다음에서 별도로 설명합니다. IEC 61009-1 설명.

하단 중성선-접지 본딩 없음

중성선과 보호 접지는 지정된 시스템 본딩 지점 하단에서 서로 다른 기능을 수행합니다. 최종 회로에서 이들을 함께 연결하거나 접지 바를 중성선 바처럼 사용하지 마십시오. 다음을 참조하십시오. 중성선 바(Neutral Bar)와 접지 바(Grounding Bar)의 차이 설치 경계에 대해서는.

흔히 발생하는 잘못된 수정 방법

RCD를 즉시 교체하십시오. 새 장치도 일반적으로 동일한 배선 불균형에 반응할 것입니다. 먼저 회로 구성을 확인하십시오.

감도가 낮은 RCD를 설치하십시오. 이는 안전하지 않은 전류 경로를 수정하지 않은 채 증상만 완화할 수 있으며, 필요한 추가 보호 기능을 제거할 수 있습니다.

중성선 바를 서로 연결하십시오. 이는 더 많은 병렬 복귀 경로를 생성하여 선택 차단 및 분리 성능을 저하시킬 수 있습니다.

트립이 멈출 때까지 중성선을 분리하십시오. 임의의 충전부 분리는 위험하며 장비를 비정상적인 전압에 노출시킬 수 있습니다. 체계적인 무전압 테스트를 사용하십시오.

회로 차단기가 꺼져 있으면 중성선이 안전하다고 가정하는 것. 공용 중성선(borrowed neutral)은 다른 회로에서 공급되는 전류를 여전히 흐르게 할 수 있습니다.

고정 배선을 테스트하지 않고 기기 누전을 탓하는 것. 배전반이나 회로 작업 후 차단기가 트립되기 시작했다면, 장비를 교체하기 전에 중성선 경로를 확인하십시오.

최종 답변

공유, 공용 및 교차된 중성선은 나가는 전류와 돌아오는 전류가 동일한 잔류 전류 감지 시스템을 통과하지 않기 때문에 RCD 및 RCBO를 트립시킵니다. 장치는 이 차이를 누전으로 해석하여 정상적으로 작동합니다.

해결책은 보호 기능을 우회하거나 감도를 낮추는 것이 아닙니다. 관련된 모든 회로를 식별하고, 가능한 모든 전원을 차단하며, 각 L과 N을 동일한 보호 구역 내에 유지하고, 의도하지 않은 N-PE 경로를 제거한 다음, 적용 가능한 배선 규정에서 요구하는 테스트를 통해 완료된 설치를 검증하십시오.

VIOX 공급 RCCB 그리고 RCBO 저전압 전기 시스템용. 장치 선택은 회로 토폴로지, 중성선 구성, 공급 시스템 및 지역 설치 요구 사항과 조정되어야 합니다.

자주 묻는 질문

부하를 켜자마자 RCBO가 트립되는 이유는 무엇입니까?

부하가 꺼진 상태에서 RCBO가 재설정되지만 부하가 시작될 때 즉시 트립된다면, 라인 전류가 다른 중성선 경로를 통해 돌아오고 있을 수 있습니다. 그 외의 가능성으로는 실제 접지 누설 결함, 하위 단의 N-PE 연결, 또는 과도한 장비 누설 전류 등이 있습니다.

두 개의 RCBO가 하나의 중성선을 공유할 수 있습니까?

두 개의 독립적인 단극 RCBO는 각 장치가 자체적인 라인-중성선 균형을 측정하기 때문에 일반적으로 하위 단의 중성선을 공유할 수 없습니다. 적절한 공통 중성선 회로를 구성하려면 해당 배선 시스템에 대해 설계 및 승인된 적합한 다극 보호 장치가 필요합니다.

공유 중성선은 항상 RCD를 트립시킵니까?

아닙니다. 모든 관련 라인 도체와 공통 중성선이 동일한 적합한 RCD 감지 코어를 통과하면 정상적인 부하 전류가 균형을 이룰 수 있습니다. 트립은 복귀 전류의 일부가 장치가 모니터링하는 경로를 우회하거나 교차할 때 발생합니다.

빌린 중성선(borrowed neutral)이란 무엇입니까?

빌린 중성선은 부하가 한 회로에서 라인을 공급받지만 다른 회로의 중성선을 사용할 때 발생합니다. 이는 RCD 트립을 유발할 수 있으며, 회로가 꺼진 것처럼 보여도 전류가 흐르는 중성선이 남아있게 할 수 있습니다.

기기 결함이 없는 상태에서 중성선-접지 결함이 RCD를 트립시킬 수 있습니까?

네. 하위 N-PE 연결은 일부 중성선 전류가 PE 또는 본딩된 금속 구조물을 통해 돌아오도록 합니다. RCD는 상쇄되지 않은 해당 전류를 감지하며, 설치된 다른 부하가 작동할 때 트립될 수 있습니다.

RCD 테스트 버튼이 중성선 교차 연결을 감지합니까?

안정적으로 감지하지 못합니다. 이 버튼은 장치의 내부 테스트 기능을 검증하는 용도입니다. 최종 회로 도체를 매핑하거나 모든 중성선이 올바른 보호 구역을 통해 돌아오는지를 증명하지는 않습니다.

공유 및 차용 중성선이 RCD 및 RCBO 트립을 유발하는 원인