접지설계 접지란대지에전기적단자를시설하는것을말한다. 즉, 전기, 통신설비, 건축물등의접지대상물을낮은저항인대지에전기적접속을실현하는기술로서접지대상물의전위를대지와등전위또는최소의전위차로하기위한방법이다. 접지의목적은인명및가축의안전을확보할뿐만아니라전기, 전자, 통신및각종제어기기의손상방지와안정적운용에있다. 1 대지에대한기준전위안정화 2 낙뢰, 이상전류, 이상전압으로부터인명및시스템보호 3 낙뢰및전원시설에서발생되는 surge에대한방전경로제공 정전기로부터의시스템보호 5 고조파전위의제거또는감소 접지란대지에전기적단자를시설하는것을말한다. 즉, 전기, 통신설비, 건축물등의접지대상물을낮은저항인대지에전기적접속을실현하는기술로서접지대상물의전위를대지와등전위또는최소의전위차로하기위한방법이다. 접지의목적은인명및가축의안전을확보할뿐만아니라전기, 전자, 통신및각종제어기기의손상방지와안정적운용에있다. 원봉주한전통신계획팀차장 접지되어있는설비에서접지선, 접지전극을거쳐대지로접지전류가흐르고접지전극주변에는전위가상승한다. 이때, 전위상승값과접지전류의비 [Ω] 를접지저항이라한다. l R=P A [Ω] 1 접지선및동봉등의접지전극자체의도체저항 2 접지전극의표면과이에접하는토양사이의접촉저항 3 전극주위의토양이나타내는저항 20 www.keca.or.kr 전기설비 2009/7 21
대지고유저항 위 3가지요소중 3이접지저항에가장중요하고큰영향을미침 단계 중점추진사항 시설계획대지고유저항접지설계접지시공 설치기기의특성 접지대상물결정 목표접지저항결정 대지 Parameter 측정 신뢰도평가 (Web 용분석 System) 등가대지고유저항 공법별경제성분석 공법및물량결정 접지설계 접지시공단계별접지저항측정 도달시공사종료 접지종별 접지저항 배전설비또는기기 제1종 10Ω이하 1. 피뢰기 2. 특고압주상변압기외함과중성점 ( 다중접지계 ) 주상또는접근우려가없을때25Ϊ 이하 3. 특고압기기류의외함 ( 옥내, 지상, 주상설치 ). 고압기기류의외함 ( 옥내, 지상설치 ) 5. 철탑, 강관주 ( 고압, 특고압선로용 ). 보호망 ( 직교류전차선아래, 특고압선교차 ) 제2종 [150/I]Ω이하 (I는1선지락전류) 1. 고압주상변압기외함과중성점 ( 비접지계 ) 제3종 100Ω이하 1. 고압기기류의외함 ( 주상 ) 2.00V미만저압기기의외함 ( 옥내, 지상설치 ) 3. 보호망, 보호선 ( 약전류전선교차 ). 철탑, 강관주 (00V미만저압) 5. 완철 ( 고압, 특고압용 ). 가공케이블조가선, 차폐선 ( 저압, 고압, 특고압용 ) 7. 다중접지중성선및저압선의접지측전선 특별제3종 10Ω이하 1.00V초과저압기기의외함 ( 옥내, 지상설치 ) A. 대지고유저항분석흐름도 구분설비또는기기접지저항비고 중선선접지 단독접지 100Ω 이하합성저항 5Ω/ km이하 특고압선로 : 매전주마다 ( 야외지역은 300m 이하 ) 저압선로 : 매 3 경간이하 배전 피뢰기접지 입상케이블보호용 10Ω 이하주상기기또는선로보호용 25Ω 이하 송전 가공지선접지 75kV 선로 35kV 선로 15kV 선로 입상Cable 또는주상기기보호용 25Ω 이하선로보호용 25Ω 이하 15Ω이하 20Ω이하 15Ω이하 변전 변전소접지 1Ω 이하 ( 추정 ) 통신유도대책 유도중화코일 차폐케이블 ( 차폐선 ) 함체접지 10Ω 이하합성저항 2Ω/ km이하 (00m 마다 10Ω 이하 ) 100Ω 이하 배전선로 200m 마다 접촉전압및보폭전압으로결정 B. 대지고유저항활용범위 1 광석, 암반의위치및지질학적현상을규명하여지표면밑의지구물리학적조사 ( 터널, 지하수개발, 매립지조사등활용 ) 22 www.keca.or.kr 전기설비 2009/7 23
기획 접지설계 접지저항의 정의 및 구성요소 ② 지하에 있는 여러 금속관들의 부식정도를 파악(저항 감소 부식증대) ③ 전력선으로 인한 유도전압 계산 및 접지시스템의 설계에 직접 적용하기 위함. D. 대지Parameter 측정방법 측정방법 ① 보링(Boring)법 : 실제적 조사방법 (비용 과다, 토지여건에 따른 한계) ② 전기탐사법 : 흙이나 암석의 전기적 성질을 이용하여 인위적으로 전계를 가해 지층의 구조나 상태를 추정하는 방법 C. 대지고유저항을 결정하는 요소 대지고유저항을 결정하는 요소는 토양의 종류, 공극률과 포화도, 지하수, 풍화나 변 질에 수반되는 점토 광물의 함유량, 온도 등에 의해 변화한다. 일반적으로 점토 광물의 함유량이 많을수록, 체적 함수율(포화도 공극률)이 높을 수록 대지고유저항은 낮아지며 주요 요소의 특징은 다음과 같다. 주) 1) 수평측정 : 지하구조의 수평적 변화를 조사하는 탐사방법 2) 수직측정 : 특정 위치에서 지하 천부에서 심부까지의 물성분포를 구하고자 하는 탐사방법 ③ 기타 : 탄성파나 음파를 이용(유전탐사) 배열방법 ① 웨너배열 ② 슐럼버져배열 (1) 토양의 종류 [토양별 대지고유저항] E. 대지고유저항 해석기법 (1) 표준곡선을 이용한 대수곡선 일치방식 (2) 토양의 습도 : 땅속으로 들어 갈수록 수분함유량이 증가하여 대지저항은 감소 (3) 토양의 온도 : 빙점이하시 수분이 동결되어 대지저항 증가(동결심도깊이 고려) 2 www.keca.or.kr 전기설비 2009/7 25
(2) 컴퓨터를이용한선형해석기법처음에대지고유저항구조의모델을가정하고그다음에모델에대한전위의을계산하여측정값과과의오차가작아지도록모델을반복하여수행하는해석방법 F. 대지고유저항분석방법 ( 한전시스템 ) 1 측정자료입력 2 신뢰도평가 a) 측정값과의오차가 20% 초과여부확인 측정오차가 20% 초과개소가 3개소이상시 : 재측정 측정오차발생부문 [ 대지고유저항분석프로그램현황 ] 주 ) 프로그램판매특성 : 프로그램무단 Copy 사용을방지하기위하여보안 Key 로구동 No 1 2 3 5 7 8 [ 역산해석결과이론자료와탐사자료의비교 ] 극간격 2 10 15 30 0 80 측정 Potential 8.33 5.59 3.89 31.2 2.2 1.2 1.3 2.55 겉보기값 10.78 10.92 1.5 190.35 211.115 27. 512.08 91.327 [3 층 ] (0.%) 13.8 (2.%) 151.9 (3.%) 17.7 201.5 (.%) 303.5 (13.%) 5.3 (9.1%) 53.7 (3.) [ 층 ] 10 (1.2%) 135.7 (3.%) 150.3 (2.5%) 17.2 20.5 (3.1%) 307.1 (1.7%) 58. (10.%) 531. (.7%) [5 층 ] 10.7 (0%) 137. (2%) 151.7 (3.5%) 173.9 (91.9%) 199.9 (5.3%) 308. (15.3) 59.2 (10.3%) 528.8 (5%) [ 층 ] (0.%) 13.9 (2.5%) 151. (3.%) 175.8 201.9 (.3%) 307.3 (1.8%) 57.2 (10.7%) 52. (.2%) [7 층 ] (0.%) 137.1 (2.%) 151.3 (3.2%) 17.8 (91.1%) 201. (.5%) 308.2 (15.1%) 57.7 (10.%) 527 (5.2%) G. 접지설계에적용하는등가대지고유저항적용깊이 배전선로접지설계 : 2.55m 송전선로접지설계 : 0.75m 변전소접지설계 : 15kV 15m, 35kV 20-25m, 75kV 0m 전력유도영향평가 : 50m 유도대책공사접지설계 a) 접지봉공법 : 2.55m b) 보링공법 : 경제성이확보되는최적층의깊이 (5-100m) 등가심도 [m] 등가저항 [ohm-m] [ 등가대지고유저항 ] 5 10 15 20 25 0 50 0 70 80 100 123 19 201 23 2 320 28 25 251 22 230 범례 : 실측자료 : 예측자료 최정지층 [ 역산결과별등가대지고유저항 ] 총계수 5m 10m 15m 20m 25m 50m 최종 RMS 잔차 3 133.5 155.1 18 18.8 179.2 30 0.171 3모델보정 a) 최적지층값선정 ( 기본값 층 ) b) 오차율 20% 초과 5 7 131.0 13.7 133. 13.2 150.3 1.5 151.7 15. 19.9 17.3 15.2 10.2 1.3 173.9 17.9 17.1 197.8 205 200.9 202.1 32.9 39 37.8 39.3 0.18 0.192 0.109 0.19 (1) 접지봉공법 1 1 개의접지봉시공시의접지저항 개소제외 2 www.keca.or.kr 전기설비 2009/7 27
2 n 개의접지봉을병렬시공시의접지저항 (3) 접지판공법 금속판을깊이 50~70cm 정도의지중에수평또는수직으로매설하는공법으로매설되는금속판은주로동판 ( 예 : 900 900 1.5mm) 이사용된다. 여기서, R : 목표저항값 ρ: 등가대지고유저항 a : 연동선의반경 ( 보링의경우보링반경 ) l : 도선의매설길이 ( 총보링깊이 m) () 매설지선공법 지표면에 50~75cm 깊이로굴착하고이속에나동선 ( 동선, 철선, 강연선등 ) 을매설하는공법임. (2) 보링공법보링기계로대지에깊은구멍 (Ф75~150mm, 깊이 5~100m) 를굴착하고, 그구멍에금속선, 금속대, 금속관등을삽입한뒤에주변공간에는도전성물질을충전하여전극을구성하는방식이다. (M : 보정계수 ) (5) 매쉬 (mesh) 공법 이공법은매설접지선공법과동일하게나동선을매설하는방식이지만도선을망상 (mesh) 으로구성하는방식이다. [ 보링공법접지 ] [ 접지판공법접지 ] 28 www.keca.or.kr 전기설비 2009/7 29