TN-C와 IT 계통은 1차측(전원측) 지락·단락 사고 시 SPD가 겪는 전압/전류 스트레스의 메커니즘

TN-C와 IT 계통은 1차측(전원측) 지락·단락 사고 시 SPD가 겪는 전압/전류 스트레스의 메커니즘이 근본적으로 다르며, 이에 따라 SPD 선정 기준(Uc, 결선방식, 보호협조)도 크게 달라집니다.

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TN-C 계통에서의 사고 거동

TN-C 계통은 중성선(N)과 보호도체(PE)가 PEN 도체로 통합되어 있어, 1차측 지락 사고 시 저임피던스 금속경로를 통해 대전류가 흐르고 과전류차단기(OCPD)로 신속하게 차단됩니다. 이 구조의 최대 위험은 PEN 도체 단선입니다. 사고 전류나 진동, 노후화로 PEN이 단선되면 노출도전부(기기 외함)의 전위가 상전압 수준까지 급격히 상승하며, 이때 상-PE 사이에 연결된 SPD는 순간적으로 정상 운전전압을 훨씬 초과하는 전압에 노출되어 폭발적 파손 위험이 커집니다. 또한 N과 PE가 공용이므로 서지 유입 시 노이즈가 PE 계통 전체로 전파되기 쉬워, SPD의 서지 방전 경로가 상-PE 직결 방식으로 비교적 단순하고 직관적이지만 PEN 단선 시나리오에 대한 백업 차단기(단로장치, thermal disconnector) 설계가 특히 중요합니다.

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IT 계통에서의 사고 거동

IT 계통은 전원측이 비접지 또는 고임피던스 접지이므로, 첫 번째 지락(1점 지락) 사고가 발생해도 전원이 차단되지 않고 계속 운전이 가능하다는 특징이 있습니다. 하지만 이 지속 운전 상태에서 건전상(健全相)의 대지전압은 상전압에서 선간전압 수준까지 상승하며, 이 상승된 전압이 지락이 해소될 때까지 계속 유지될 수 있습니다. 이는 SPD 관점에서 매우 중요한데, 나머지 건전상에 연결된 SPD가 사고 지속 기간 동안(수 시간~수일, 절연감시장치가 알람만 주고 즉시 차단하지 않는 경우) 지속적으로 높은 전압 스트레스를 받게 되어, IT 계통용 SPD는 Uc(최대연속동작전압)를 상전압이 아닌 선간전압 기준으로 훨씬 높게 선정해야 합니다.

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핵심 차이 비교

정리하면, TN-C는 사고 시 순식간에 큰 전류로 차단되므로 SPD는 짧지만 강한 임펄스성 스트레스(특히 PEN 단선 시 과전압)에 대응해야 하고, IT는 사고가 나도 계속 운전되는 대신 SPD가 장시간 높은 지속전압에 노출되므로 애초에 높은 Uc 등급과 절연감시 연동 설계가 필수적이라는 점이 가장 큰 실무적 차이입니다.