KDS 설계기준 318020 접지설비

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1. 일반사항

1.1 목적

• 전기설비 이상 시 발생 가능한 전위상승, 고전압 침입으로 인한 감전 및 기기 손상을 방지하기 위한 접지설비 설계 표준을 제공하여 합리적인 계획 및 설계를 목표로 한다.

1.2 적용범위

• 본 기준은 건축전기설비의 접지공사 설계에 적용한다.

1.3 참고 기준

1.3.1 관련 법규

• 산업표준화법령, 전기사업법령, 전기공사업법령, 전력기술관리법령

1.3.2 관련 기준

• 전기설비기술기준(산업통상자원부), KDS 31 10 20 (건축전기설비 일반사항, 국토교통부)

1.3.3 참조 표준

• KS C IEC 60364 저압전기설비
• KS C IEC 60614-1 전기설비용 전선관
• KS C IEC 62305 피뢰시스템
• KS C IEC 61643-12 저압서지보호장치
• KS C IEC 61663 통신선 뇌보호
• KS C IEC 61936-1 교류 1kV 초과 전기설비

2. 조사 및 계획

2.1 일반

• 접지설비 설계에 필요한 조사 및 계획은 접지설비 설계 및 시공에 필요한 정보를 얻기 위해 실시한다.

2.2 조사

• 조사는 설계 대상 건축물에 접지설비 설치를 위해 필요한 토양 저항률, 건축물 구조, 접지설비 통합에 필요한 각종 자료 및 정보를 얻기 위해 실시한다.

3. 재료

• 내용 없음

4. 설계

4.1 접지의 종류

• 단독접지: 접지를 필요로 하는 개개의 설비에 대해 각각 독립적으로 하는 접지
• 공통접지: 기능상 목적이 같은 접지들을 전기적으로 연결한 접지
• 통합접지: 기능상 목적이 서로 다르거나 동일한 목적의 개별 접지들을 전기적으로 서로 연결하여 구현한 접지

4.2 접지 시스템

4.2.1 성능 유지

• 충분한 내식성 및 내구성 확보
• 서로의 기능 간섭 및 감소 방지
• 접지 시스템 구성 부품 및 접속 도체는 후비보호 동작시간을 기준으로 열적, 기계적 설계 한계를 초과하지 않고 고장 전류를 분류 및 방전할 수 있어야 함

4.2.2 통합접지

• 전기설비의 접지 시스템과 건축물의 피뢰설비 및 통신설비 등의 접지극을 공용하는 통합접지공사 가능
• 통합접지 시 낙뢰 등에 의한 과전압으로부터 전기설비 등을 보호하기 위해 KS C 60364-5-53 (534, 과전압보호장치) 또는 한국전기기술기준위원회 기술지침 KECG IEC 9102-2015에 따라 서지보호장치(SPD) 설치

4.3 접지극 및 접지선

4.3.1 접지극

4.3.1.1 접지극 재질 및 크기

• 접지극 종류, 재질, 크기는 수명 기간 동안 부식에 견디고 충분한 기계적 강도를 갖는 것으로 선정
• 접지설비는 부식에 의해 접지극 저항이 증가할 가능성을 고려하여 설계
• 접지극이 토양 또는 콘크리트에 매설되는 경우 부식 및 기계적 강도 관점에서 일반적으로 사용되는 접지극 재질의 최소 굵기는 표 4.3-1과 같음
• 피뢰시스템이 있을 경우 KDS 31 80 10의 4.2.3 접지극 요건 적용

4.3.1.2 접지극 재료

• 부식에 대해 기계적으로 견디는 재료 사용
• 접지설비는 부식에 의해 접지극 저항이 증가할 가능성을 고려하여 설계

4.3.1.3 기타 고려사항

• 접지설비는 다른 설비나 구조물의 영향을 받지 않도록 설계
• 접지극 종류와 매설 깊이는 토양의 건조 상태나 동결에 의해 접지 저항 값이 소요 접지 저항 값을 초과하지 않도록 설계

4.4 접지 도체 규격 산정

• 접지 도체가 토양에 매설되는 나도체의 경우 표 4.3-1에 따름
• 접지 도체 규격은 4.6.1.1항을 준수하고 단면적은 표 4.4-1과 같음
• 알루미늄 도체는 접지 도체로 사용해서는 안 됨

4.5 접지 단자함

• 전기설비에는 주 접지 단자 또는 접지 바를 설치하고 접지선, 보호도체, 보호본딩도체, 필요한 기능용 접지선을 접속
• 접지극과 접지선을 분리할 수 있는 장치를 점검 가능 장소에 설치하며, 이 장치는 접지 저항 측정 가능한 주 접지 단자 또는 접지 바와 겸용으로 설계 가능
• 주 접지 단자에 접속된 각 도체는 분리할 수 있어야 하며, 이때 공구 등을 사용해서만 분리할 수 있어야 함
• 접지 단자 접속부는 기계적 강도와 전기적 연속성을 유지할 수 있도록 설계
• 통신 기계실, 전산실 등 정보통신설비가 설치되는 기능실에는 정보통신설비 연결을 위한 공용 접지 단자함 설치

표 4.3-1 접지극이 토양 또는 콘크리트에 매설되는 경우 부식방지 및 기계적 강도를 고려하여 일반적으로 사용되는 접지극 재질의 최소 치수

| 재질 및 표면 | 모양 | 최소 크기 | 지름 mm | 단면적 ㎟ | 두께 mm | 코팅 무게 g/㎡ | 코팅/외장 두께 mm |
|—|—|—|—|—|—|—|—|
| 콘크리트 매입 강철 (나강, 아연도금 또는 스테인리스) | 원형 강선 | 10 | | | | | |
| 강테이프 또는 강대 | | 75 | | | 3 | | |
| 용융 아연도금 강철 | 강대 또는 성형 강대/강판 – 경질 강판/격자형 강판 | | 90 | | 3 | 500 | 63 |
| 수직 부설 원형 강봉 | | 16 | | | | 350 | 45 |
| 수평 부설 원형 강선 | | 10 | | | | 350 | 45 |
| 강관 | | 25 | | | 2 | 350 | 45 |
| 강연선 (콘크리트 매입) | | 70 | | | | | |
| 수직 부설 십자형 강철 | | (290) | | | 3 | | |
| 구리 외장 강철 | 수직 부설 원형 강봉 | (15) | | | | | 2000 |
| 전착된 구리도금 강철 | 수직 부설 원형 강봉 | 14 | 50 | | 2 | | 250 |
| 수평 부설 원형 강선 | (8) | 25 | | | | | 70 |
| 수평 부설 강대 | | 90 | | | 3 | | 70 |
| 스테인리스 강철 | 강대 또는 성형 강대/강판 | | 90 | | 3 | | 70 |
| 수직 부설 원형 강봉 | | 16 | | | | | |
| 수평 부설 원형 강선 | | 10 | | | | | |
| 관 | | 25 | | | 2 | | |
| 구리 | 구리대 | | 50 | | 2 | | |
| 수평 부설 원형 강선 | | (25) | 50 | | | | |
| 수직 부설 원형 강봉 | (12) | 15 | | | | | |
| 연선 | 1.7 연선의 소선 | (25) | 50 | | | | |
| 관 | | 20 | | | 2 | | |
| 강판 | | | | | (1.5) | 2 | |
| 격자형 강판 | | | | | 2 | | |

• 비고: 괄호 안의 값은 감전에 대한 보호를 위해서만 적용하고, 괄호가 없는 값은 피뢰 및 감전에 대한 보호를 위해 적용한다.
• a 크롬≥16%, 니켈≥5%, 몰리브덴≥2%, 카본≤0.08%.
• b 압연 강대 또는 둥근 모서리 슬릿(slit) 강대
• c 도금(코팅)은 매끄럽고 연속적이며 얼룩이 없는 것이어야 한다.
• d 경험에 의해 부식 및 기계적 손상의 위험이 매우 낮은 경우에는 16 ㎟ 를 사용할 수 있다.
• e 이 두께는 설치 과정 중에 구리도금의 기계적 손상에 견딜 수 있다. 설치 과정 중에 제조업체의 지침에 따라 구리에 대한 기계적 손상[예를 들면, 절삭기의 구멍 또는 특수 보호 팁(tips)]을 피하기 위해 특별히 주의하는 경우 적어도 100μm 까지 감소될 수 있다.

표 4.4-1 접지 도체의 단면적

| 최소 단면적 | 피뢰시스템이 접지 도체에 접속된 때 | 접지 도체에 큰 고장 전류가 흐르는 것이 예상되지 않는 경우 (TN, IT계통) |
|—|—|—|
| | 구리 6 ㎟ 이상, 철 50 ㎟ 이상 | 구리 16 ㎟ 이상, 철 50 ㎟ 이상 |
| | 구리 6 ㎟ 이상, 철 50 ㎟ 이상 | 구리 16 ㎟ 이상, 철 50 ㎟ 이상 |

4.6 보호 도체 및 접지 계통

4.6.1 보호 도체

4.6.1.1 보호 도체의 규격

• 보호 도체 단면적은 다음 식을 참조하여 계산한다.

S = I² * t * k

• S: 도체 단면적 (㎟)
• I: 보호 장치를 통해 흐를 수 있는 예상 고장 전류 (A)
• t: 자동차단을 위한 보호 장치 동작 시간 (s)

• k: 보호 도체, 전연, 기타 부위 재질 및 초기 온도와 최종 온도에 따라 정해지는 계수

• 도체의 절연물 등 재료에 따른 계수(k)는 표 4.6-1을 참조한다.

표 4.6-1 도체의 절연물 등 재료에 따른 계수

| ① 절연전선 (케이블 제외) 또는 케이블에 접촉되는 나도체 사용 | 구분 | 절연 재료 | PVC | PE, XLPE | 부틸고무 | 온도(℃) | 기저 온도 | 30 | 30 | 30 | 최고 온도 | 160 | 250 | 220 | 계수(k) | 동 | 143 | 176 | 166 | 알루미늄 | 95 | 116 | 110 | 철 | 52 | 64 | 60 |
|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|
| ② 다조 케이블에서 1조를 사용하는 경우 | 구분 | 절연선 또는 케이블 외피 | PVC | PE, XLPE | 부틸고무 | 온도(℃) | 기저 온도 | 70 | 90 | 85 | 최고 온도 | 160 | 250 | 220 | 계수(k) | 동 | 115 | 143 | 134 | 알루미늄 | 76 | 94 | 89 |
|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|
| ③ 인접한 재료가 지시 온도에 의해 위험할 우려가 없는 경우 나도체 사용 | 조건 | 재료 | 노출 장소 | 일반적 조건 | 보험사 조건 | 동 | 최고 온도[℃] | 500 | 200 | 150 | 계수(k) | 228 | 159 | 138 | 알루미늄 | 최고 온도[℃] | 300 | 200 | 150 | 계수(k) | 125 | 105 | 91 | 철 | 최고 온도[℃] | 500 | 200 | 150 | 계수(k) | 82 | 58 | 50 |

• 보호 도체의 상도체 단면적에 대비한 면적은 표 4.6-2를 참조한다.

표 4.6-2 상도체 단면적에 대한 보호 도체의 최소 단면적

| 전기 설비 상도체 단면적(S) | 보호 도체의 최소 단면적(S) |
|—|—|
| 16 ㎟ 이하일 때 | S와 동일 규격 |
| 16 ㎟ 과 35 ㎟ 이하일 때 | 16 ㎟ |
| 35 ㎟ 초과 시 | S 의 0.5 |

• 보호 도체가 전원 케이블의 일부를 구성하지 않거나 케이블 외장으로 구성되어 있지 않은 경우 단면적은 4.0 ㎟ 이상으로 해야 한다. 다만, 기계적 보호가 이루어진 경우는 2.5 ㎟ 이상으로 한다.

4.6.1.2 보호 도체의 설계

• 보호 도체는 다음을 참고하여 설계한다.
  • 다심 케이블의 도체
  • 충전 도체와 공통의 외함 (배관, 박스, 덕트 등)에 수납된 절연 도체, 나도체
  • 고정 배선에서 나도체 또는 절연 도체
  • 전기적 연속성 등 규정된 조건에 적합한 금속 케이블의 외장, 케이블 차폐, 동심 도체, 편조 전선 또는 금속제 전선관
  • 기타 계통 외 도전성 부분

4.6.2 접지 계통

• 계통 접지와 기기 접지의 조합에 따라 TN 계통, TT 계통 및 IT 계통으로 구분하여 설계한다.

4.7 보호 및 기능 겸용 접지 설비

4.7.1 겸용 접지의 우선 요구사항

• 보호와 기능 목적의 겸용 접지를 하는 경우 보호에 따른 요구사항을 우선한다.

4.7.2 PEN 도체

• TN 계통 방식의 고정 배선 설비에서 10 ㎟ 이상의 동 또는 알루미늄 케이블이 누전 차단기로 보호되지 않은 경우 단일 도체는 보호 도체와 중성선 겸용으로 사용 가능
• PEN 도체에 가해질 우려가 있는 최고 전압에 대해 절연한다. 다만, 개폐기함 및 제어반 내에서는 절연할 필요가 없다.
• 기기에서 중성선과 보호 도체를 별도의 도체로 배선하는 경우 각 기기에서 이들 도체를 연결하지 말고 각각 별도의 접지 단자 또는 접지 바를 설치하여 접속한다.

4.8 의료 장소의 접지

4.8.1 의료 장소별 접지

• 의료 장소는 다음과 같이 구분한다.
  • 그룹(0)
    • 의료 장비 장착부를 사용하지 않는 의료 장소
    • 일반 병실, 진찰실, 검사실, 처치실, 재활 치료실 등
  • 그룹(1)
    • 의료 장비 장착부를 환자의 신체 외부 또는 심장 부위를 제외한 환자의 신체 내부에 삽입시켜 사용하는 의료 장소
    • 분만실, MRI실, X선 검사실, 회복실, 구급 처치실, 인공 투석실, 내시경실 등
  • 그룹(2)
    • 의료 장비 장착부를 환자의 심장 부위에 삽입 또는 접촉시켜 사용하는 의료 장소
    • 관상 동맥 질환 처치실 (심장 카테터실), 심혈관 조영실, 중환자실 (집중 치료실), 마취실, 수술실, 회복실 등

4.8.2 의료 장소별 접지 계통의 선정

• 그룹(0)
  • TT 계통 또는 TN 계통
• 그룹(1)
  • TT 계통 또는 TN 계통
  • 전원 자동 차단에 의한 보호가 의료 행위에 중대한 지장을 초래할 우려가 있는 의료용 전기 기기를 사용하는 회로에는 의료 IT 계통을 적용할 수 있다.
• 그룹(2)
  • 의료 IT 계통
  • 이동식 X-레이 장치, 정격 출력이 5 kVA 이상인 대형 기기용 회로, 생명 유지 장치가 아닌 일반 의료용 전기 기기에 전력을 공급하는 회로 등에는 TT 계통 또는 TN 계통을 적용할 수 있다.
• 의료 장소에 TN 계통을 적용할 때에는 주 배전반 이후의 부하 계통에서는 TN-C 계통으로 시설하지 않아야 한다.

4.8.3 기타

• 의료 장소의 안전을 위한 보호 설비 및 의료용 전기 기기의 노출 도전부, 그리고 계통 외 도전부에 대한 접지 설비는 전기 설비 기술 기준에 따라 설계해야 한다.

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