접지설계 시 대지파라미터 측정을 위한 대지구조 해석법 ✶
접지저항측정법 ✶
대지저항률과 접지저항 측정
대지저항율에 영향을 미치는 요인들에 대해 설명하시오.
베너(Wenner)의 4전극법에 의한 대지저항율의 측정법에 대해 설명하시오.
접지설계시 고려하는 대지저항률의 개념 및 대지저항률에 영향을 주는 요인을 설명하시오.
대지 고유저항율 측정방법과 산출식을 유도하시오.
전위강하법을 이용한 접지저항 측정에서 측정값의 오차가 최소가 되는 조건(61.8%)에 대해 설명하시오.
대지 저항률의 영향 인자
토양의 종류 및 깊이, 수분 함량, 온도, 계절의 변화, 화학물질, 해수, 암석의 종류 등에 따라 대지 저항률에 영향을 준다. 접지저항은 대지저항률에 따라서 좌우 된다.
1) 토양의 종류
| 토양의 종류 | 대지 저항률[Ω·m] |
|---|---|
| 늪지 및 진흙 | 80~200 |
| 점토질, 모래질 | 150~300 |
| 모래와 자갈이 섞인 혼합토 | 250~500 |
| 사암 및 암반지대 | 10,000~100,000 |
2) 함유된 수분의 양
습기가 25[%] 이상이면 거의 변화가 없으나, 그 보다 건조하면 저항률이 현저하게 증가한다. 실제 비가온 후에 저항값이 크게 저하하고, 맑은 날씨가 계속되면 점점 상승한다. 따라서 접지극은 될 수 있는 한 지하 깊이 수분이 있는 장소에 매설하는 것이 바람직하다.
3) 온도
모든 물질은 온도에 따라서 저항률이 변하는 특성을 가지고 있다.
일반적인 금속의 경우는 온도가 감소할수록 저항률이 감소하는 특징이 있으며, 토양의 경우는 온도가 감소할수록 저항률이 증가하는 반도체와 유사한 특성을 가지고 있다.
4) 계절
계절에 따라서 토양의 포함된 수분의 함량과 온도가 복합적으로 작용
대지 저항률, 저항, 전위 산출식
1) 임의의 반경 에서의 전류밀도
2) 전류밀도와 전계와 관계
3) 옴의 법칙으로 저항 및 저항률 산출
①대지의 저항
②대지의 저항률
③대지전위
대지저항률 측정(Wenner 4전극법)
1) 위의 그림과 같이 4개의 보조전극을 일직선상에 등간격으로 대지에 박는다.
2) C(전류 보조전극)에 전압원으로 전류를 인가하여 전류를 측정한다.
3) P(전위 보조전극)의 단자사이의 전위차를 측정한다.
4) 대지의 저항을 측정, 영향범위 내에서 값을 변경하면서 측정한다.
5) 측정된 전압 및 전류를 이용하여 저항을 계산한다.(4단자법)
계산된 대지저항 값을 이용하여 아래의 산출식으로 대지저항률을 산출한다.
접지저항의 측정(전위 강하법)
1) 접지저항의 측정은 2개의 보조전극을 이용한다.
2) 측정하고자 하는 접지봉으로부터 전류 보조전극(C) 박는다.
->접지극 규모의 6.5배 이상 또는 접지극과 전류 보조전극(C)과 80[m] 이상 이격
3) 접지극과 전류 보조전극(C)사이 일직선상에서 일정 간격으로 C를 향해가며 전압과 전류를 측정한다.
4) 측정된 전압과 전류 값으로부터 저항을 계산하여 전위 보조전극(P)의 위치에 대하여 저항값을 아래 그림과 같이 나타낸다.
5) 전류 보조전극(C)쪽으로 EC간 거리의 61.8[%]의 곳에 전위 보조전극(P)을 설치하면 정확한 접지 저항 값을 얻을 수 있다.
->전류 보조전극(C1)와 접지극의 이격거리가 불충분한 경우에 위의 그림과 같이 수평부분이 나타나지 않아 측정불량으로 본다.
->저항구역의 중첩
->전류 보조전극(C2)는 접지극과 거리가 충분하여 수평부분이 나타나 대지저항 참값으로 판정한다.
->51.8%, 71.8% 지점의 값을 추가로 측정하여 검증(대개 평균값을 취함)
ρ-a 곡선법에 의한 대지 파라메터 추정
Wenner 4전극법으로 얻어지는 ρ(대지 저항률)의 실측치와 a(전극간격)와 관계의 그래프를 통하여 다층의 표준곡선과 보조곡선을 이용하여 이를 조합함으로써 대지의 파라메터(지층의 구조, 각 지층의 두께, 각 지층의 저항률)를 추정하는 것이다.
1) Wenner 4전극법에 의한 대지저항률 측정
전극 간격(a)의 값을 1~1,000[m]로 하고 각 저항률을 측정한다.
2) ρ-a 그래프 작성 및 해석
아래의 그림과 같이 ρ-a그래프를 작성하여 “다층의 Sundberg의 표준곡선과 Hummel의 보조곡선”을 이용하여 대지 파라메터를 해석한다. 아래의 경우는 3층구조이며, 2층의 저항률이 낮아 접지층으로 활용하는 것이 효율적이다.
보링접지를 설계할 경우에 이와 같은 대지의 지층별 파라메터를 조사한 다음에 보링의 깊이, 직경을 산정한다.
★접지
접지의 목적⁕
접촉전압과 보폭전압⁕
등전위 본딩⁕
독립접지와 공용/통합접지 시스템⁕
KS C IEC 접지방식⁕
접지선 및 보호도체 굵기 선정⁕
대지저항률과 접지저항 측정⁕
변전소 접지설계⁕
중성점 접지방식 ⁕
★ 소요 접지저항치의 결정
대지저항 측정법✶
접지설계 시 대지파라미터 측정을 위한 대지구조 해석법 ✶
접지저항 저감
보링공법(수직공법)
PGS(perfect ground system)공법
접지저항측정법 ✶
61.8% 법칙
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