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접촉전압과 보폭전압
접지설계는 토양특성을 검토하고 최대 고장전류를 결정하여 그것에 따른 소요 접지저항치를 결정, 접지방식을 선택한 다른 전위경도를 검토하고 인근 설비와의 검토 및 대책을 세워 나가는 일련의 과정을 통하여 접지를 설계한다
고장전류에 대한 인체에 접촉 및 보폭에 의한 접촉 시 어떠한 영향을 미치는가를 검토하는 장이다.
접지설계
인체의 저항 및 감전 시 인체의 생리적 현상
1)인체의 저항
- 인체의 피부저항은 약 3,000[Ω]정도이며, 인가전압이 높아지면 약500[Ω]으로 감소하기도 한다
- 피부의 습기 정도에 따라 피부저항은 크게 변화하는데 피부가 땀에 젖은 경우는 건조한 경우에 비해서 1/12정도, 물에 젖은 경우는 1/25정도 감소하고 접촉면적에 따라서도 피부저항은 감소
2)인체의 생리적 현상
| 구분 | 전류범위 [mA] | 현상 |
|---|---|---|
| 감지전류 | ~1 | 전압 인가 시 단지 자극만을 느끼며 전기가 통하는 것을 감지할 수 있는 정도의 전류 |
| 가수전류 | 7~8 | 전압 인가 시 자력으로 충전부로부터 인체를 이탈시킬수 있는 한계범위 |
| 불수전류 | 10~15 | 전압 인가 시 근육 경련현상으로 자력으로 이탈할수 없게 된다 |
| 심실세동 전류 | 50~100 | 전압 인가 시 심장이 맥동을 하지 못하고 불규칙적으로 세동하여 형액의 순환이 곤란해진다 |
전위경도
1)접촉전압(Touch voltage)
- 정의
- 사람이 대지위에 서서 대지전위가 상승된 기기 외함에 접촉했을때 사람의 발과 손 사이에 발생하는 전압
- 도전성 부분과 이격된 거리 1[m]기준의 전위차
- 접촉전압(낮음)
- 허용 접촉전압의 계산식
\[E_{touch70kg}=I_i(R_h+R_b+\frac{R_f}{2})=\frac{157+0.24\rho_s}{\sqrt t}\]
- 접촉전압의 종류로는 일반적으로 허용접촉전압과 위험접촉전압으로 구분되며 우리나라는 허용접촉전압의한계치를 별도로 규정하고 있지 않으나, 독일은 65[V], 스위츠50[V], 영국에서는 40[V]로 정하고 있다
2)보폭전압(Step voltage)
- 정의
- 접지전극 부근의 지표면상에 생기는 전위차로 인체에 걸리는 전위차른 지표면상에 사람이 발로 접근할 수 있는 2점간(보통1[m])의 전위차의 최대치를 말한다
- 접지전극 부근 대지면 두 점 간의 길이 1[m]의전위차를 말한다
- 보폭전압
\[E_{step70kg}=I_k(2R_f+R_k)=\frac{157+0.94\rho_s}{\sqrt t}\]
대책
1)전위경도 감소 (접지저항저감)
- 접지극을 깊게 매설한다
- 접지극을 병직렬로 많이 연결한다
- 망형 접지극을 사용하고 접지망의 밀도를 높고 넓게 포설한다
- 고장전류를 제한하기 위하여 직접접지보다는 중성점 저항접지방식의 채택이나 한류리액터 설치 등을 고려한다
2)접촉저항 증가
- 작업자가 쉽게 접촉할 우려가 있는 설비의 표면을 절연하고 작업면에 절연체를 포설하여 접촉저항을 최대한으로 증가하는 것이 필요하다
- 변전소의 경우 대지면의 접촉저항을 증가시키기 위하여 부지의 표면을 자갈로 포설하거나 아스팔트 포장을 실시할 수있으며 구내의 배수처리를 철저하게 함으로써 습기가 차지 않도록 조치한다.
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