미국에 적용되고 있는 전력계통은 무엇이며, 각 계통에 필요한 보호방식은 무엇인가?

미국의 배전계통은 TN-C-S로 구성되어 있다. 즉, 중성선과 접지선이 수전단에서 서로 본딩되어 있다. 따라서 수전반에 설치된 다중모드 SPD의 N-G 모드는 없어도 된다. 그러나 분전반처럼 본딩 포인트에서 멀리 떨어져 있는 곳에서는 N-G 모드가 필요하다. 어떤 SPD에는 L-L 모드도 있는데, 3상 Y결선 계통에서 L-L 모드가 필요한가 하는 것은 의문이다. 평형 L-N 모드가 L-L 모드도 보호하기 때문이다.

NEC 2002년판에는 비접지식 Delta 결선 배전계통에 SPD를 쓰지 못하게 되어있다. 그 이유는, 비접지 계통에서 SPD가 L-G 사이의 접지(pseudo grounds)를 구성할 우려가 있기 때문이다. 그렇지만, L-L 모드는 설치해도 된다. 일단 접지 Delta 결선 계통(high-leg delta system)은 접지된 계통이므로 L-L과 L-N 또는 L-G 모드로 SPD를 설치해도 된다.

What are the different power systems in use in the US and what are the protection needs for each?

The US power distribution system is a TN-C-S system. This implies that the Neutral and Ground conductors are bonded at the service entrance of each, and every, facility or separately derived sub-system. This means that the neutral-to-ground (N-G) protection mode within a multi-mode SPD installed at the service entrance panel is basically redundant. Further from this N-G bond point, such as in branch distribution panels, the need for this additional mode of protection is more warranted. In addition to the N-G protection mode, some SPDs can include line-to-neutral (L-N) and line-to-line (L-L) protection. On a three phase WYE system, the need for L-L protection is questionable as balanced L-N protection also provides a measure of protection on the L-L conductors.

Changes to the 2002 edition of the National Electrical Code® (NEC®) (www.nfpa.org) have precluded the use of SPDs on ungrounded delta power distribution systems. Behind this rather broad statement is the intention that SPDs should not be connected L-G as by so doing these modes of protection are creating pseudo grounds to the floating system. Modes of protection connected L-L are however acceptable. The high-leg delta system is a grounded system and as such allows for protection modes to be connected L-L and L-N or L-G.

외함에 관한 NEMA의 IP 등급이란 무엇인가?

1997년에 출판된 NEMA 250 '1,000V 이하에서 사용하는 전기제품의 외함‘에는 외함의 형식(종류)에 따른 설명이 나와 있다. 그 가운데 SPD를 설치할 때 필요한 사항으로는 다음과 같은 것이 있다.

What are NEMA and IP enclosure (or environmental) ratings?

National Electrical Manufacturers Association (NEMA) (www.nema.org) Standards Publication 250-1997, "Enclosures for Electrical Equipment (1000 Volts Maximum)" provides a comprehensive definition of NEMA Enclosure Types (www.nema.org) for interested parties. Those of interest to installers of surge protection products in non-hazardous locations include:

Type 1 - 옥내용. 우연히 일어날 수 있는, 내부 장비에 대한 사람의 접촉 방지. 위에서 떨어지는 먼지 방지

Type 1 - Enclosures constructed for indoor use to provide a degree of protection to personnel against incidental contact with the enclosed equipment and to provide a degree of protection against falling dirt.

Type 2 - 옥내용. 우연히 일어날 수 있는, 내부 장비에 대한 사람의 접촉 방지. 위에서 떨어지는 먼지로부터 보호. 위에서 떨어지는 물방울과 조금씩 튀기는 물방울로부터 보호

Type 2 - Enclosures constructed for indoor use to provide a degree of protection to personnel against incidental contact with the enclosed equipment, to provide a degree of protection against falling dirt, and to provide a degree of protection against dripping and light splashing of liquids.

Type 3 - 옥내/옥외용. 우연히 일어날 수 있는, 내부 장비에 대한 사람의 접촉 방지. 위에서 떨어지는 먼지와 비, 진눈깨비, 눈, 바람에 날리는 먼지로부터 보호. 외함 겉면에 얼어붙는 얼음으로부터 보호

Type 3 - Enclosures constructed for either indoor or outdoor use to provide a degree of protection to personnel against incidental contact with the enclosed equipment. To provide a degree of protection against falling dirt, rain, sleet, snow, and windblown dust; and that will be undamaged by the external formation of ice on the enclosure.

Type 3R - 옥내/옥외용. 우연히 일어날 수 있는, 내부 장비에 대한 사람의 접촉 방지. 위에서 떨어지는 먼지와 비, 진눈깨비, 눈으로부터 보호. 외함 겉면에 얼어붙는 얼음으로부터 보호

Type 3R - Enclosures constructed for either indoor or outdoor use to provide a degree of protection to personnel against incidental contact with the enclosed equipment. To provide a degree of protection against falling dirt, rain, sleet, and snow; and that will be undamaged by the external formation of ice on the enclosure.

Type 4 - 옥내/옥외용. 우연히 일어날 수 있는, 내부 장비에 대한 사람의 접촉 방지. 위에서 떨어지는 먼지와 비, 진눈깨비, 눈, 바람에 날리는 먼지, 튀기는 물방울, 그리고 호스로 뿌려대는 물로부터 보호. 외함 겉면에 얼어붙는 얼음으로부터 보호

Type 4 - Enclosures constructed for either indoor or outdoor use to provide a degree of protection to personnel against incidental contact with the enclosed equipment. To provide a degree of protection against falling dirt, rain, sleet, snow, windblown dust, splashing water, and hose-directed water; and that will be undamaged by the external formation of ice on the enclosure.

Type 4X - 옥내/옥외용. 우연히 일어날 수 있는, 내부 장비에 대한 사람의 접촉 방지. 위에서 떨어지는 먼지와 비, 진눈깨비, 눈, 바람에 날리는 먼지, 튀기는 물방울, 그리고 호스로 뿌려대는 물로부터 보호. 녹슬지 않을 것. 외함 겉면에 얼어붙는 얼음으로부터 보호

Type 4X - Enclosures constructed for either indoor or outdoor use to provide a degree of protection to personnel against incidental contact with the enclosed equipment. To provide a degree of protection against falling dirt, rain, sleet, snow, windblown dust, splashing water, hose-directed water, and corrosion; and that will be undamaged by the external formation of ice on the enclosure.

Type 12 - 옥내용(따낸 구멍이 없을 것). 우연히 일어날 수 있는, 내부 장비에 대한 사람의 접촉 방지. 위에서 떨어지는 먼지와 떠다니는 먼지 및 솜 부스러기, 털 부스러기로부터 보호. 위에서 떨어지는 물방울과 조금씩 튀기는 물방울로부터 보호

Type 12 - Enclosures constructed (without knockouts) for indoor use to provide a degree of protection to personnel against incidental contact with the enclosed equipment. To provide a degree of protection against falling dirt; against circulating dust, lint, fibers, and flyings; and against dripping and light splashing of liquids.

새로 나온 NEC의 단락전류 등급이 요구하는 것은 무엇인가?

NFPA 70(2002년 판 NEC)의 285.6에는, SPD는 계통에서 SPD가 설치될 장소에 흐를 수 있는 사고전류 이상으로 단락전류 시험을 받고 그 딱지를 붙이도록 되어있다. 현재, UL 1449를 통과한 TVSS(SPD)에는 5-25kA의 단락전류 등급이 표시된다. 이 요구사항에 대해서는, ‘높은 단락전류로 시험하는 것이 얼마나 좋은가?’하는 과제로 UL 1449가 검토하고 있다. 생산자가 원하면 높은 등급의 딱지를 붙일 수 있는데, 이 section은 UL의 요구사항이 나오는 대로 개정될 예정이다.

What are the new NEC® Short Circuit Current Ratings requirements?

The NFPA 70, NEC 2002 edition, Article 285.6, introduced a new requirement that the SPD be tested and labeled with a short circuit current rating equal to, or greater than the available fault current at that point in the system. At this point in time, TVSS devices passing through UL 1449, have inherently been Listed to short circuit current ratings (SCCR) of 5-25 kA. This new requirement is currently being reviewed by UL 1449 as they consider how best to test to higher short circuit fault currents. Products can be Listed with higher ratings if the manufacturer has specifically requested this. This section will be revised once the new UL requirements are published.

참고 문헌

http://www.nemasurge.com/help.html

(NEMA Surge Protection Institute)