전력이 어떻게 도달하는가
유틸리티에서 패널까지
전력은 유틸리티 변압기에서 시작됩니다: 오버헤드 서비스의 경우 폴 마운트, 지하의 경우 패드 마운트. 변압기는 배전 레벨(일반적으로 7,200V 이상)에서 거주용 서비스를 위한 240V 분할 위상으로 전압을 단계적으로 낮춥니다.
서비스 드롭(오버헤드 도체) 또는 서비스 라테랄(지하 도체)은 변압기에서 건물에 장착된 미터 베이스로 실행됩니다. 미터는 소비를 측정합니다. 미터 뒤에는 서비스 진입 도체가 메인 단절기로 실행됩니다: 거의 항상 로드 센터(차단기 패널) 내부의 메인 차단기입니다.
중요 안전 포인트: 서비스 진입 도체는 항상 전기화됩니다. 유틸리티 변압기에서 미터를 통해 메인 차단기의 라인 측 러그(상단 러그)로 연결됩니다. 메인 차단기를 끄면 다운스트림의 모든 것이 단절됩니다: 하지만 메인 차단기 위의 도체는 여전히 전력을 공급받습니다. 유틸리티 회사만 미터를 끌어내거나 변압기를 전환하여 이들을 비활성화할 수 있습니다.
유틸리티는 두 개의 핫 레그(L1 및 L2)와 뉴트럴을 제공합니다. 각 핫 레그는 뉴트럴에 120V를 전달합니다. 두 레그는 서로 180도 위상이 어긋나므로 L1에서 L2는 240V를 측정합니다: 레인지, 건조기, A/C 유니트와 같이 높은 전류 소비를 하는 가전제품에 사용됩니다.
뉴트럴-그라운드 본드: 거주용 서비스에서 뉴트럴 도체와 접지 시스템은 정확히 한 지점에서 함께 결합됩니다: 메인 서비스 단절기(메인 패널). 이 결합은 메인 본딩 점퍼로 만들어집니다: 종종 뉴트럴 바의 녹색 나사입니다. 서브 패널은 절대 결합되어서는 안 됩니다: 패널 해부학 단계에서 자세히 설명합니다.
패널 해부학
로드 센터 내부
표준 거주용 로드 센터에는 다음과 같은 주요 구성 요소가 포함되어 있습니다:
메인 차단기: 상단에 위치한 더블 폴 차단기로, 일반적으로 100A, 150A 또는 200A로 정격됩니다. 트립되거나 꺼질 때 모든 분기 회로를 단절합니다. 위에서 언급했듯이 서비스 진입 도체를 단절하지 않습니다.
버스 바: 두 개의 금속 바(B1 및 B2)가 패널 아래로 수직으로 실행되며, 각 핫 레그마다 하나씩 있습니다. 분기 회로 차단기는 이 바에 끼워집니다. 슬롯은 각 열 아래로 위상이 교대로 나타납니다: 슬롯 1은 L1, 슬롯 2는 L2, 슬롯 3은 L1 등입니다. 이 교대 패턴은 인접한 두 슬롯에 걸쳐 있는 더블 폴 차단기가 L1과 L2 모두에 연결되어 240V를 제공한다는 것을 의미합니다.
싱글 폴 차단기는 한 슬롯을 차지하고 한 핫 레그에 연결되며 120V 회로를 제공합니다.
더블 폴 차단기는 두 개의 인접한 슬롯에 걸쳐 있고 두 레그 모두에 연결되며 240V 회로를 제공합니다(또는 멀티와이어 분기 회로의 경우 120/240V).
뉴트럴 버스 바: 모든 뉴트럴(화이트) 도체가 끝나는 은색 바입니다. 메인 서비스 패널에서 이 바는 인클로저 및 메인 본딩 점퍼를 통해 접지 시스템에 결합됩니다.
그라운드 버스 바: 모든 장비 접지 도체(베어 또는 녹색)가 끝나는 곳입니다. 메인 패널에서 그라운드 및 뉴트럴 바는 결합되어 있습니다: 이것이 유일하게 허용되는 결합 지점입니다.
버스 바 정격은 메인 차단기 정격과 같거나 초과해야 합니다. 200A 패널에는 200A 정격 버스 바가 필요합니다. 100A 정격 패널에 200A 메인 차단기를 설치하는 것은 코드 위반입니다.
차단기 유형
차단기의 다양한 종류
모든 차단기가 같은 방식으로 작동하는 것은 아닙니다. 유형을 아는 것은 코드 준수 및 문제 해결에 필수적입니다.
표준 열-자기 차단기: 일꾼입니다. 두 개의 트립 메커니즘을 사용합니다: 지속적인 열로 구부러지는 양금속 스트립(과부하 보호) 및 단락 또는 높은 결함 전류로 거의 즉시 작동하는 전자석 코일(자기 요소). 열 요소는 일시적인 과부하(모터 시동 서지)를 허용합니다. 자기 요소는 밀리초 내에 결함에 반응합니다.
AFCI(호 결함 회로 차단기): 전기 파형의 호 서명을 감지합니다. 호는 배선이 손상되거나 연결이 느슨하거나 절연이 손상될 때 발생합니다. 표준 차단기를 작동시킬 수 있는 충분한 전류를 끌어내지 않는 호도 절연을 점화할 수 있습니다. NEC 2020은 거의 모든 거주 공간과 침실에서 AFCI 보호를 요구합니다. AFCI 차단기에는 테스트 버튼과 뉴트럴 바에 연결되는 뉴트럴 피그테일이 있습니다.
GFCI 차단기: 핫 및 뉴트럴 도체 간 5mA 이상의 전류 불균형을 감지합니다. 전류가 핫에서는 나가지만 뉴트럴에서는 완전히 돌아오지 않는 경우, 일부는 의도하지 않은 경로로 흐릅니다: 가능하면 사람을 통해. 차단기는 약 25밀리초 내에 작동합니다. GFCI 콘센트와는 달리 전체 회로를 보호하여 다운스트림 장치만 보호합니다.
탠덤(이중) 차단기: 한 슬롯을 공유하는 두 개의 싱글 폴 차단기. 패널이 가득 찼을 때 유용합니다. 모든 패널이 탠덤을 수용하는 것은 아닙니다: 패널의 CTL(회로 총 제한) 목록과 패널 도어 내부의 승인된 차단기 목록을 확인하십시오. 미승인 탠덤을 설치하는 것은 코드 위반입니다.
CAFCI(조합 AFCI): 병렬 호(핫-뉴트럴 또는 핫-그라운드)와 시리즈 호(핫 또는 뉴트럴 도체의 단절)를 모두 감지합니다. NEC 2020은 대부분의 거주 위치에서 CAFCI를 요구합니다. 표준 AFCI는 병렬 호만 감지했습니다.
차단기 및 배선 크기 조정
배선 게이지 및 과전류 보호
패널 작업의 가장 중요한 규칙: 차단기는 장치가 아닌 배선을 보호합니다. 차단기는 보호하는 배선 게이지에 맞게 크기가 조정되어야 합니다. 크기를 너무 크게 설정하면 배선이 과열되어 차단기가 뭔가 잘못된 것을 알아차리기 전에 화재가 발생할 수 있습니다.
표준 암페어 페어링(NEC 310.15, 구리, 60°C 또는 75°C 종료):
| 배선 게이지 | 허용 전류량 | 올바른 차단기 |
|---|---|---|
| 14 AWG | 15A | 최대 15A |
| 12 AWG | 20A | 최대 20A |
| 10 AWG | 30A | 최대 30A |
| 8 AWG | 40A | 최대 40A |
| 6 AWG | 55A | 최대 60A |
연속 부하에 대한 80% 규칙(NEC 210.20): 3시간 이상 부하를 전달할 회로는 차단기 정격의 80%를 초과해서는 안 됩니다. 연속 부하(상업 조명, EV 충전기)를 제공하는 20A 차단기는 16A를 초과해서는 안 됩니다. 거주용 설정에서 비연속 부하의 경우 규칙이 덜 일반적으로 시행되지만 연속으로 식별된 회로에 적용됩니다.
알루미늄 배선에는 CO/ALR 정격 장치 및 연결부에서의 항산화 화합물이 필요합니다. 구리 전용 장치를 가진 알루미늄 연결은 수백 건의 화재를 야기했습니다. 승인된 커넥터(AlumiConn 또는 동등한)를 사용하지 않고 알루미늄을 구리에 스플라이스하지 마십시오.
퓨즈 박스 기초
차단기 이전: 퓨즈 박스
대략 1960년 이전에 지어진 주택은 종종 회로 차단기 패널 대신 퓨즈 박스를 가지고 있습니다. 퓨즈는 퓨즈블 요소를 통해 과전류 보호를 제공합니다: 전류가 정격을 초과할 때 녹아서 회로를 영구적으로 개방하는 얇은 금속 스트립. 차단기와 달리 끊어진 퓨즈는 리셋할 수 없습니다: 교체해야 합니다.
에디슨 베이스 나선형 퓨즈: 가장 일반적인 거주용 유형입니다. 전구처럼 소켓에 나선으로 고정됩니다. 15A, 20A, 25A 및 30A 정격으로 제공됩니다. 위험: 모든 암페어 퓨즈는 모든 소켓에 맞아서 과퓨즈(15A 퓨즈가 있어야 할 곳에 30A 퓨즈를 놓는 것: 차단기-배선 불일치와 정확히 같은 문제)를 가능하게 합니다. Type S(변조 방지) 퓨즈는 각 암페어 정격에 대해 다른 소켓 어댑터를 사용하여 과퓨즈를 방지합니다. NEC 240.51-240.54는 퓨즈스탯/type-S 요구 사항을 다룹니다.
카트리지 퓨즈: 더 큰 부하에 사용되는 원형 퓨즈입니다. 페룰 타입 카트리지는 0-60A를 처리합니다. 나이프 블레이드 카트리지는 60A 이상을 처리합니다. 퓨즈된 단절기, 에어컨 휩 및 메인 퓨즈 블록에 사용됩니다.
시간 지연(느린 폭발) 퓨즈: 모터 시동을 위해 정격 이상의 간단한 전류 서지를 허용합니다. 표준 퓨즈는 냉장고 압축기 또는 수펌프의 시작 인러시로 끊어질 것입니다. 시간 지연 퓨즈는 지속적인 과부하로부터 여전히 보호하면서 5-10초 서지를 견딜 수 있습니다.
위험한 패널 브랜드
Federal Pacific Electric(FPE) Stab-Lok: 1950년대부터 1980년대까지 제조됨. 독립적인 테스트 및 CPSC 조사에 따르면 Stab-Lok 회로 차단기는 높은 고장률을 보입니다: 과부하 또는 단락에서 작동하지 않을 수 있습니다. 문서화된 화재 위험입니다.
Zinsco(및 재브랜드된 버전: Sylvania, GTE-Sylvania): 버스 바 연결 설계로 인해 차단기가 일반적으로 트립하는 대신 버스 연결에서 호를 그리고 과열될 수 있습니다.
알루미늄 배선(1965-1973): 패널 브랜드 문제가 아니라 이 시대의 가정에 있는 모든 패널(서비스 진입부가 아님: 그것은 괜찮습니다)과 알루미늄 분기 회로 배선을 모든 장치 연결 검사가 필요합니다.
패널 일정 및 부하 계산
패널 일정
패널 일정은 모든 회로를 나열하는 문서(또는 패널 도어의 디렉토리)입니다: 차단기 번호, 차단기 크기, 배선 게이지 및 제공하는 부하. 정확한 패널 일정은 허가 작업에 필요하며 서비스 호출에 매우 중요합니다. 항상 회로를 추가한 후 패널 일정을 업데이트하십시오.
부하 계산(NEC 문서 220)
서비스를 추가하거나 대규모 회로를 추가하기 전에 부하 계산은 기존 서비스가 용량이 있는지 여부를 결정합니다. 기본 접근법:
1단계: 일반 조명 및 수용체 부하 계산: 생활 공간의 제곱피트당 3VA(NEC 220.12).
2단계: 가전 분기 회로 추가: 소형 가전 회로당 1,500VA(NEC 220.52).
3단계: 고정 가전을 명판 정격에서 추가: HVAC, 온수기, 건조기, 레인지 등.
4단계: 수요 인수 적용(NEC 표 220.42): 모든 부하가 동시에 실행되지는 않습니다. 처음 3,000VA는 100%입니다. 120,000VA까지의 나머지는 35%입니다.
5단계: 240V로 나누어 암페어 수요를 얻습니다. 서비스 정격과 비교하십시오.
200A 서비스는 200A × 240V = 48,000VA의 용량을 제공합니다.
EV 충전기 크기 조정: 48A Level 2 EVSE는 48A × 240V = 11,520W를 지속적으로 그립니다. 연속 부하이므로 60A 회로가 필요합니다(48A = 60A의 80%). 추가하기 전에 패널이 충분한 남은 용량이 있는지 확인해야 합니다.
패널에서 안전하게 작업하기
패널 작업을 위한 안전 프로토콜
패널 작업은 실제 위험을 초래합니다. 목표는 가능한 한 모든 것을 비활성화하고 만지기 전에 확인하는 것입니다.
비활성화 및 확인: 메인 차단기를 끕니다. 그런 다음 비접촉식 전압 테스터(NCVT)를 사용하여 만지기 전에 각 도체를 확인합니다. 모든 배선을 테스트합니다: 핫, 뉴트럴 및 그라운드. 잃어버린 뉴트럴은 안전해 보이는 도체를 전기화할 수 있습니다. 잘못 배선된 회로는 당신을 놀라게 할 수 있습니다.
잠금/태그아웃(LOTO): 상업 작업 또는 다른 사람이 회로를 재활성화할 수 있는 경우 차단기 핸들을 통해 자물쇠를 적용하고 태그를 걸어 놓습니다. 자물쇠 없음 = 당신이 작업하는 동안 누군가 차단기를 넘길 수 있습니다.
서비스 진입 도체는 항상 살아있습니다(섹션 1 참조). 메인 차단기가 꺼져 있어도 그 위의 러그는 전기화됩니다. 미터가 개인적으로 확인될 때까지 패널의 상단을 항상 켜진 것으로 취급하십시오.
한 손 규칙: 전기화된 부품 근처에서 작업할 때 한 손을 주머니에 넣거나 뒤에 놓으십시오. 실수로 한 손으로 활성 도체에 접촉하면 다른 손을 떨어뜨려 놓으면 가슴과 심장을 통한 경로를 방지합니다. 심실 세동에는 심장 전체에 100mA만 필요합니다: 가정용 전류가 공급할 수 있는 범위 내입니다.
거주용 패널용 PPE: 최소 안전 안경. 240V 이상 또는 스위치기어의 경우 NFPA 70E에 따라 호 정격 PPE가 필요합니다. 거주용 200A 패널은 480V 스위치기어보다 낮은 호 플래시 입사 에너지를 가지지만 0이 아닙니다. 전기 인클로저에 들어가기 전에 PPE 요구 사항을 알아두십시오.
파기하기 전에 811에 전화하십시오. 매장된 서비스 래터럴 & 피더 도관이 실제입니다. 지하 도체에 대한 하나의 삽질 손상은 감전 위험 & 주요 유틸리티 사건입니다.