접지설계계산서
1) 대지저항률의분석 1 잠실역지하상가개보수공사현장부지측정 SES 社의 CDEGS(Current Distribution, Electromagnetic interference, Grounding & Soil structure analysis) 을이용한대지저항률분석이다. 4- 점웨너법 (4-Point Wenner Method) 에의해측정된대지저항률데이터를이용하여현장의지질구조및대지특성을분석하기위해컴퓨터분석프로그램에입력한다. 1> 측정치입력 RESAP 대지저항율측정치입력 TEXT, 잠실역지하상가개보수공사현장부지 TEXT, 대지저항율분석 TEXT,2005.05.02( 월 ) OPTIONS UNITS,METRIC RUN-IDENTIFICATION,TYJSA PRINTOUT,DETAILED MEASUREMENTS,RESISTIVITY METHOD,WENNER RESULTS, 1, 197.8 RESULTS, 2, 228.6 RESULTS, 4, 376.8 RESULTS, 8, 452.2 RESULTS,16, 522.5 [ 그림 ] 측정대지저항률의입력
2> 대지저항률분석결과 =========< RESISTIVITY ( SYSTEM INFORMATION SUMMARY ) >========= 대지저항율분석치대지저항율분석결과 Run ID...: TYJSA System of Units...: Meters Soil Type Selected...: Multi-Layer Horizontal RMS error between measured and calculated...: 5.19282 in percent resistivities (Note RMS=SQRT(average(Di**2)). <--- LAYER CHARACTERISTICS --> Reflection Resistivity Layer Resistivity Thickness Coefficient Contrast Number (ohm-m) (Meters) (p.u.) Ratio ====== ============== ============== ============ ============ 1 infinite infinite 0.0 1.0 2 172.2577 1.407529-1.0000 0.17226E-17 3 583.3395 infinite 0.54405 3.3864 대지저항률 (Ω-m) 지층두께 (m) 비고 상지층 172.2577 1.407529 하지층 583.3395 [ 그림 ] 측정대지저항률의특성그래프 1. 대지저항률측정 1) 대지저항률측정법 {4-점웨너법 (Wenner 4-Point Method)} 1 측정원리및계산식 대지저항률측정은 4 개의같은크기를갖는금속탐침 (Test Probe) 을같은거리간격으로대지에박아서측
정하며, 측정을위한연결방법은다음과같다. [ 그림 1] 에서바깥쪽탐침 (X, Z) 은전류회로이고, 내부쪽탐침 (Xv, Y) 은전원회로이다. 1> 외부 2 개의탐침에직류전원과전류미터를연결 2> 내부 2 개의탐침에는전위차측정을위한전압계를함께연결 이러한 2 개의전압계및전류계로얻어진측정값은식 R=E/I 로부터계산된대지저항 (R) 을얻게된다. 이때전류는 [ 그림 2] 에나타난바와같이탐침으로부터등심원을그리며토지를통하여흐르게되며각각 토양의영향범위 (Shell) 에서탐침간의거리 a 를조절함으로써효율적인측정값을얻을수있다. [ 그림 1] 탐침간의구성도 [ 그림 2] 탐침간의대지전류전계구 2 대지저항률계산 [ 그림 2] 로부터알수있듯이저항률은대지내전류의영향범위인전계반구표면적의함수로서이러한 2 개의반구사이를흐르는전류에의해저항값은 R=ρι/S 로표시할수있다. 여기서ι은 2개의대지전계구사이로흐른전류의평균거리이며, S는반경 a를갖는반구의표면적 ( π ) 이다. 따라서대지저항 R과대지저항률 ρ는 ρ π π 위의두식을이용하여 ι 과 ρ 를구할수있다. 이때, 두식으로부터 ι 를구하면, 대지저항률 ρ 는다음과같다. ρ π ( 단, d=4개의금속탐침길이, R= 측정장비로부터읽은저항치 ) 만일, 라면, 대지저항률은 ρ π ρ ( 단, 대지저항률의단위는 Ω-m) 3 장비에의한 4-Point 측정분석법 측정기장비를이용하여대지저항률의측정회로를구성하면 [ 그림 3] 과같다.
[ 그림 3] 대지저항률측정구성도 [ 그림 4] 대지저항률측정기 구성도로부터탐침간의이격거리와탐침의깊이등으로부터대지저항률의계산식을유도한다. ρ π ( 단, ρ= 대지저항률, A= 탐침간격, B= 탐침의깊이, R= 장비의측정저항치 ) 만일, 라면, 앞에서얻은식과동일한결과식이된다. ρ π ρ Ω 따라서, 대지저항률은상수 6.28(2π), 탐침간의간격 (A), 탐침의깊이 (B), 그리고측정된대지저항 (R) 으로부터구할수있다. 4 측정절차 ᄀ 4개의탐침을대지에일렬로같은간격으로박는다. ᄂ X와 Xv(C1과 P1) 사이에연결된금속판이있으면서로분리시킨다. ᄃ도선을이용하여측정기의 4단자 X, Xv, Y, Z(C1, P1, P2, C2) 를 [ 그림 3] 와같이측정탐침에연결한다. ᄅ좌측하단의 Test 단추를누른상태에서측정기의 LCD판에표시된값을읽는다. 이때값의변화가심하거나표시되는값이없다면각단자와탐침간의연결을다시한번확인한후전류계의선택범위를바꾸어보며다시측정한다. ᄆ측정탐침의거리를표와같이바꾸어가며ᄃ, ᄅ와같은방법으로측정한후측정표에기록한다. ᄇ대지저항률은측정기록된저항값을아래의식에대입하여얻는다. ρ=2πar=6.28 A R Ω-m ; meter 단위 ( 6.28 : 상수, R : 측정기로부터읽은대지저항, A : 탐침간의거리 ) ᄉ측정하고자하는장소의위치및방향을달리하여ᄃ~ᄇ을반복하여측정한다. [ 표 2] 는대지속의측정깊이를나타낸다. [ 표 2] 대지저항률의측정깊이
대지저항률측정표 측정일자 2005년 04월 30일토요일 측정장소 잠실역지하상가개보수공사현장부지 Project 잠실역지하상가개보수공사 기상상태 맑음 측정방법 4-점 Wenner 법 (4-Point Wenner Method --- NEC,IEEE 규정 ) 측정장비 AEMC4500 계산법 대지저항률 (Ω.m) = 6.28 X 측정거리 (m) X 저항값 (Ω) TEST 결과 위치측정거리 (m) 저항값 (Ω) 계산대지저항률 (Ω.m) 첫번째장소 1 31.5 197.8 2 18.2 228.6 4 15 376.8 8 9 452.2 16 5.2 522.5 비 고
대지저항률의측정사진 1. 잠실역지하상가개보수공사현장부지대지저항률측정 1 측정사진 2 측정사진
1. 접지설계사양 1.1 전력접지 - 요구접지저항 : 5Ω 이하 구분내용비고 접지분류 개별접지 접지면적 - 대지저항율 172.2Ω-m / 583.3Ω-m, 1.4m 깊이 접지봉모델 DAD 방사형직선봉 9m, 직선봉 9m(Kp509m) 지반천공 30m 접지봉수량 2 Sets 접지망포설면적 30m 간격 접지망포설길이 30m 구조체접지 - 접지봉위치 건물밑 요구접지저항 5Ω 이하 계산된접지저항 4.9Ω 접지시공결과제출 - 측정 Report 제출. 접지시스템설치도면. 접지시스템기능분석. 접지측정값
1.2 통신접지 - 요구접지저항 : 5Ω 이하 구분내용비고 접지분류 개별접지 접지면적 - 대지저항율 172.2Ω-m / 583.3Ω-m, 1.4m 깊이 접지봉모델 DAD 방사형직선봉 9m, 직선봉 9m(Kp509m) 지반천공 30m 접지봉수량 2 Sets 접지망포설면적 30m 간격 접지망포설길이 30m 구조체접지 - 접지봉위치 건물밑 요구접지저항 5Ω 이하 계산된접지저항 4.9Ω 접지시공결과제출 - 측정 Report 제출. 접지시스템설치도면. 접지시스템기능분석. 접지측정값
2. 접지계산 2.1.1 접지계산데이터 -- 전력접지 ( 요구접지저항 :5Ω 이하 ) DATE OF RUN (Start)= DAY 3 / Month 5 / Year 2005 -- 설계일월년 STARTING TIME= 18:56:37:57 -- 설계시간 ===========< G R O U N D I N G ( SYSTEM INFORMATION SUMMARY ) >=========== Run ID...: TYJS1 -- 설계 I.D System of Units...: Metric -- 시스템의단위는미터 Earth Potential Calculations...: None -- 전체접지시스템의대지전위계산 Mutual Resistance Calculations...: NO -- 타접지시스템간의상호저항의계산은안함 Type of Electrodes Considered...: Main Electrode ONLY -- 주접지전극 ( 하나의접지시스템 ) Soil Type Selected...: Multi-Layer Horizontal --지질구조는단일지층으로설계반영 SPLITS/FCDIST Scaling Factor...: 1.0000 -- 대지저항률의지층분석 MULTI-LAYER EARTH CHARACTERISTICS USED BY PROGRAM -- 대지저항률의지층분석 ------------------------------------------------- Common layer height : 1.40000 METERS -- 대지의통상지층의두께 LAYER TYPE REFLECTION RESISTIVITY HEIGHT No. COEFFICIENT (ohm-meter) METERS ----- ------ ------------- ------------- ------------- 1 Air 0.00000 0.100000E+11 0.100000E+11 -- 대기중의저항률 2 Soil -1.00000 172.200 1.40000 -- 상지층저항률 3 Soil 0.544143 583.300 0.100000E+11 -- 하지층저항률 * 반사율 : 대지는여러지층으로구성이되어있다. 상지층, 하지층중어떤지층이좋은지를분석해서효율적이고, 경제적으로설계하기위해서반사율을적용 CONFIGURATION OF MAIN ELECTRODE =============================== Original Electrical Current Flowing In Electrode..: 1000.0 amperes -- 최초설계된접지전극에 1000 Current Scaling Factor (SPLITS/FCDIST/specified)..: 1.0000 -- 전류의기준계수 amperes 의전류를흘려보냄 Adjusted Electrical Current Flowing In Electrode..: 1000.0 amperes -- 전극에유입되는전류 Number of Conductors in Electrode...: 3 -- 전극도체의수 Resistance of Electrode System...: 4.9352 ohms -- 접지저항치 SUBDIVISION =========== Grand Total of Conductors After Subdivision.: 5 -- 총도체를 5 등분으로세분화해서각각의값 ( 저항 ) 들을계산해서합한값이접지시스템의접지저항이다. Total Current Flowing In Main Electrode...: 1000.0 amperes -- 주전극에흐르는시스템의접지저항이다. Average Current Density of Conductor Segments: 11.111 amperes /meter -- 도체전극의평균전류밀도 ( 미터당 ) Total Buried Length of Main Electrode...: 90.000 meters -- 주접지전극의총길이 EARTH POTENTIAL COMPUTATIONS ============================ Main Electrode Potential Rise (GPR)...: 4935.2 volts -- 전극시스템에 1,000 amperes 가유입되면접지 시스템의전압이 4,935.2 volts 가되고어느지점까지가면대지전위와같은 0 전위가된는지점이 존재한다. 4,935.2 volts 와 0 volts 두기준점에대한접지시스템의상승전위를말함. (based on two representative points) -- 2 차원의전압부분그래프특성을나타낸다.
2.1.2 접지설계사양 -- 전력접지 ( 요구접지저항 : 5Ω 이하 ) - DAD접지설계구조 (3차원) - - 방사형전해질생성접지봉 (DAD접지봉 + 방사망포함 ) 9m(30m 천공후 ) x 1set + 방사형전해질생성접지봉 (DAD접지봉) 9m(30m 천공후 ) x 1set + MESH(30m간격 ) - 설계구조 3차원설계구조를나타냄 (X축, Y축은거리 / Z축은깊이 ). - DAD접지설계구조 ( 평면 ) - - 방사형전해질생성접지봉 (DAD접지봉 + 방사망포함 ) 9m(30m 천공후 ) x 1set + 방사형전해질생성접지봉 (DAD접지봉) 9m(30m 천공후 ) x 1set + MESH(30m간격 ) - 설계구조평면을나타냄 (X축, Y축은거리 ).
- DAD 접지전위경도 - - 1,000A 의전류를설계된접지전극에유입시켜전위의경도를수치를나타냄. - 전위경도평면을나타냄 (X 축, Y 축은거리 ) - DAD 접지전위경도 ( 색 ) - -1,000A 의전류를설계된접지전극에유입시켜전위의경도를각각의색의전위치로나타냄. - 전위경도색을평면을나타냄 (X 축, Y 축은거리 ).
- DAD접지전위분포 (3차원) - - 접지시스템에 1,000A의전류가유입시전위상승치를나타냄. - Z축은전위의상승되는 VOLT와 X-Y축은거리를나타냄. - 전위분포 3차원그래프특성을나타냄. - DAD 접지전위분포 (2 차원 ) - - 접지시스템에 1,000A 의전류의유입시전위상승치를나타냄. - X 축은거리, Y 축은전위의상승되는 VOLT 를나타냄. - 전위분포 2 차원그래프특성을나타냄.
2.2.1 접지계산데이터 -- 통신접지 ( 요구접지저항 :5Ω 이하 ) DATE OF RUN (Start)= DAY 3 / Month 5 / Year 2005 -- 설계일월년 STARTING TIME= 18:56:37:57 -- 설계시간 ===========< G R O U N D I N G ( SYSTEM INFORMATION SUMMARY ) >=========== Run ID...: TYJS2 -- 설계 I.D System of Units...: Metric -- 시스템의단위는미터 Earth Potential Calculations...: None -- 전체접지시스템의대지전위계산 Mutual Resistance Calculations...: NO -- 타접지시스템간의상호저항의계산은안함 Type of Electrodes Considered...: Main Electrode ONLY -- 주접지전극 ( 하나의접지시스템 ) Soil Type Selected...: Multi-Layer Horizontal --지질구조는단일지층으로설계반영 SPLITS/FCDIST Scaling Factor...: 1.0000 -- 대지저항률의지층분석 MULTI-LAYER EARTH CHARACTERISTICS USED BY PROGRAM -- 대지저항률의지층분석 ------------------------------------------------- Common layer height : 1.40000 METERS -- 대지의통상지층의두께 LAYER TYPE REFLECTION RESISTIVITY HEIGHT No. COEFFICIENT (ohm-meter) METERS ----- ------ ------------- ------------- ------------- 1 Air 0.00000 0.100000E+11 0.100000E+11 -- 대기중의저항률 2 Soil -1.00000 172.200 1.40000 -- 상지층저항률 3 Soil 0.544143 583.300 0.100000E+11 -- 하지층저항률 * 반사율 : 대지는여러지층으로구성이되어있다. 상지층, 하지층중어떤지층이좋은지를분석해서효율적이고, 경제적으로설계하기위해서반사율을적용 CONFIGURATION OF MAIN ELECTRODE =============================== Original Electrical Current Flowing In Electrode..: 1000.0 amperes -- 최초설계된접지전극에 1000 Current Scaling Factor (SPLITS/FCDIST/specified)..: 1.0000 -- 전류의기준계수 amperes 의전류를흘려보냄 Adjusted Electrical Current Flowing In Electrode..: 1000.0 amperes -- 전극에유입되는전류 Number of Conductors in Electrode...: 3 -- 전극도체의수 Resistance of Electrode System...: 4.9352 ohms -- 접지저항치 SUBDIVISION =========== Grand Total of Conductors After Subdivision.: 5 -- 총도체를 5 등분으로세분화해서각각의값 ( 저항 ) 들을계산해서합한값이접지시스템의접지저항이다. Total Current Flowing In Main Electrode...: 1000.0 amperes -- 주전극에흐르는시스템의접지저항이다. Average Current Density of Conductor Segments: 11.111 amperes /meter -- 도체전극의평균전류밀도 ( 미터당 ) Total Buried Length of Main Electrode...: 90.000 meters -- 주접지전극의총길이 EARTH POTENTIAL COMPUTATIONS ============================ Main Electrode Potential Rise (GPR)...: 4935.2 volts -- 전극시스템에 1,000 amperes 가유입되면접지 시스템의전압이 4,935.2 volts 가되고어느지점까지가면대지전위와같은 0 전위가된는지점이 존재한다. 4,935.2 volts 와 0 volts 두기준점에대한접지시스템의상승전위를말함. (based on two representative points) -- 2 차원의전압부분그래프특성을나타낸다.
2.1.2 접지설계사양 -- 통신접지 ( 요구접지저항 : 5Ω 이하 ) - DAD접지설계구조 (3차원) - - 방사형전해질생성접지봉 (DAD접지봉 + 방사망포함 ) 9m(30m 천공후 ) x 1set + 방사형전해질생성접지봉 (DAD접지봉) 9m(30m 천공후 ) x 1set + MESH(30m간격 ) - 설계구조 3차원설계구조를나타냄 (X축, Y축은거리 / Z축은깊이 ). - DAD접지설계구조 ( 평면 ) - - 방사형전해질생성접지봉 (DAD접지봉 + 방사망포함 ) 9m(30m 천공후 ) x 1set + 방사형전해질생성접지봉 (DAD접지봉) 9m(30m 천공후 ) x 1set + MESH(30m간격 ) - 설계구조평면을나타냄 (X축, Y축은거리 ).
- DAD 접지전위경도 - - 1,000A 의전류를설계된접지전극에유입시켜전위의경도를수치를나타냄. - 전위경도평면을나타냄 (X 축, Y 축은거리 ) - DAD 접지전위경도 ( 색 ) - -1,000A 의전류를설계된접지전극에유입시켜전위의경도를각각의색의전위치로나타냄. - 전위경도색을평면을나타냄 (X 축, Y 축은거리 ).
- DAD접지전위분포 (3차원) - - 접지시스템에 1,000A의전류가유입시전위상승치를나타냄. - Z축은전위의상승되는 VOLT와 X-Y축은거리를나타냄. - 전위분포 3차원그래프특성을나타냄. - DAD 접지전위분포 (2 차원 ) - - 접지시스템에 1,000A 의전류의유입시전위상승치를나타냄. - X 축은거리, Y 축은전위의상승되는 VOLT 를나타냄. - 전위분포 2 차원그래프특성을나타냄.