주제: 조명 · 모터 · 히터 · 인버터/SMPS 등 부하군별 누설전류 특성, 원인, 측정·대응 방안
요약
본 자료는 대표적 4개 부하(히터·모터·조명·인버터/SMPS)에 대해 누설전류의 크기·파형 특성, 주요 원인, 측정 시 주의사항, 실무 대응 및 설계대책을 상세히 비교 정리한 문서입니다. 에드센서 연계 모니터링 기준과 현장 적용 예시(측정표 포함)도 제시합니다.
부하별 요약표
부하파형/크기(일반적)주요 원인현장 특징·주의점| 히터(저항성) | 정현파성, 매우 작음(μA~수백μA) | 절연훼손, 표면오염, 습기 | 온도상승에 따른 절연저항 감소 관찰 필요 |
| 모터(유도/동기) | 중간(μA~mA), 기동시 일시적 상승 | 권선열화, 축전류, 베어링접지 | 운전·무부하·기동 시 모두 측정 필요 |
| 조명(LED/형광) | 중간~높음(드라이버 영향), 고주파·펄스 포함 | 드라이버(Y-cap), EMI필터, 병렬합산 효과 | 다수 병렬시 합산 누설 주의, 비절연형 드라이버 위험 |
| 인버터/SMPS/VFD | 가장 큼(수mA~수십mA), 고주파·용량성 우세 | Y-콘덴서, 케이블 분포정전용량, 스위칭 소자 | 클램프 대역폭 확보 필요, 분전함 합산으로 판단 |
부하별 상세 분석
히터 (저항성)
특성: 전기적 구조가 단순해 전자적 누설원 적음. 온도·습기 영향이 큰 편.
- 파형: 주로 정현파, DC성 거의 없음
- 원인: 표면오염, 절연피복 균열, 접지불량
- 측정: 운전 중·정지 중 절연저항 및 접지선 클램프 측정
- 대응: 표면 청소, 절연보수, 접지확인
모터 (유도·동기)
특성: 기계적 상태와 전기적 절연상태가 누설에 직접 영향. 기동시 큰 변동.
- 파형: 정현파 기반 + 일부 고조파
- 원인: 권선 절연열화, 축전류, 베어링 접지 영향
- 측정: 회전 중 축전류, 기동전류 고려, 클램프 대역폭 점검
- 대응: 축접지 브러시, 절연처리, 정기 절연저항 점검
조명 (LED / 형광)
특성: 드라이버·밸러스트 내 전자회로 영향. 병렬 연결 시 합산 효과가 큼.
- 파형: 펄스·고주파 포함, 비정현파
- 원인: 비절연 드라이버, Y-콘덴서, 낡은 밸러스트
- 측정: 등당 값과 분전함 합산 확인
- 대응: 드라이버 교체, 등 개별 접지 확인
인버터 / SMPS / VFD
특성: 스위칭으로 인한 공통모드 전류 및 용량성 누설이 큼. 분전함 합산 고려 필수.
- 파형: 고주파·용량성 우세, 비정현파
- 원인: Y-콘덴서, 케이블 정전용량, 내부 스위칭 누설
- 측정: 클램프 대역폭·스펙트럼 분석 필요
- 대응: Y-cap 용량 조정, 실드 케이블, 액티브 필터, 리턴보상기
측정 방법 및 장비 권장
권장 장비
- 클램프형 누설전류계(DC~수십kHz 대역폭 표기된 제품)
- 오실로스코프 또는 스펙트럼 분석기(고주파 성분 확인용)
- 메거(절연저항계), 접지저항계
측정 절차(실무)
- 운전 조건(무부하/정상/기동) 기록 및 안전조치
- 개별 장비 접지선에 클램프 부착하여 RMS 측정
- 분전함에서 합산 누설 측정(동시 운전 상태)
- 고주파 성분 필요 시 오실로스코프/스펙트럼으로 파형 확인
- 전원 차단 후 메거로 절연저항 측정
유의: 클램프의 대역폭이 측정하려는 고주파를 커버하지 못하면 누설전류가 과소평가됩니다.
실무적 대응·설계 권고
- 인버터/SMPS: Y-콘덴서 용량 최소화 검토, 공통모드 초크, 실드 케이블 적용
- 모터: 축 접지 브러시·접지링 설치, VFD-모터 케이블 단축 및 차폐
- 조명: 비절연 드라이버 교체, 등별 접지 확보
- 히터: 표면 청결·절연 보수 및 온도 감시
- 운영: 에드센서 기반 개별·합산 모니터링, 경보치 설계
대표 측정 예시(참고 수치)
부하무부하시(예)정상운전(예)기동시(예)| 히터 3kW | 0.01 mA | 0.02 mA | 0.03 mA |
| 모터 5.5kW | 0.5 mA | 1.2 mA | 5-10 mA(일시) |
| LED 조명(50등) | 등당 0.05-0.5 mA | 합산 2.5-25 mA | -- |
| 인버터 15kW | 1-5 mA | 3-30 mA | 기동 상승 가능 |
참고: 실제 값은 장비 설계·케이블 길이·접지상태·운전조건에 크게 좌우됩니다. 위 값은 일반적 범위 예시입니다.
에드센서 연계(모니터링) 권고 설정 예시
- 측정단위: mA RMS(장비 스펙에 따라 고주파 대역 표기)
- 샘플링: 1s~10s (스위칭요소 분석 필요 시 100 ms 권장)
- 경보 기준(예시): 경고 5 mA, 심각 30 mA — 설비별 조정
- 로그 보존: 최소 90일 / 이벤트 태그(트립, 유지보수 등)
- 대시보드: 개별 부하, 분전함 합산, 트립 이벤트 연동
점검 체크리스트(현장)
- 메거로 절연저항 측정(단자-접지): ______ MΩ
- 접지저항 측정: ______ Ω
- 클램프 측정(무부하/정상/기동): 무부하 ______ mA / 운전 ______ mA / 기동 ______ mA
- 고주파 성분 스펙트럼 확인: □ 완료 □ 필요
- 케이블 실드 및 접지 연결 확인: □ 완료
- 등기구·인버터 드라이버 유형 확인(절연/비절연): □ 절연 □ 비절연
본 보고서는 현장 측정·산업 표준·제조사 권고사항을 기반으로 작성한 기술참고자료입니다. 에드센서 적용 시 현장 조건에 맞게 경보 및 샘플링 주기를 조정하시기 바랍니다.
*SMPS(Switched Mode Power Supply)
*VFD (Variable Frequency Drive)