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★★건축전기설비
AN 토양특성의 검토
대지 파라미터(대지저항률의 영양요인)
낮은 저항으로 연결시키기 위해서는 접지선, 접지극도 중요하지만 토양의 저항률이 크게 작용하기 때문에 토양의 저항률과 관계되는 요소의 파악이 무엇보다 중요하다
대지저항률의 일반적인 사항
- 접지저항은 대지저항률에 따라 크게 좌우된다
- 대부분의 토양은 완전히 건조된 상태에서는 전기를 거의 통과하지 않는다. 그러나 사막의 모래를 제외하면 토양이 완전히 건조된 상태로 존재하는 것은 거의 없다
- 토양에 수분이 함유되면 저항률이 낮아져서 도체가 되는데 도체가 된다고 해서 금속과 같은 양도체가 되는 것이 아니라 불양도체가 된다
- 토양은 같은 종류라고 하더라도 수분 함량, 온도, 포함되어 있는 화학물질 등에 따라 고유저항이 크게 변화하기 때문에 어떤 종류의 토양의 고유저항이 얼마라고 정확하게 말하기는 곤란하다
대지저항률에 영향을 주는 요인
1)토양의 특성
토양의 대지저항률은 진흙, 점토, 모래, 암반 순으로 높아진다
| 분류 | 진흙 | 점토 | 모래 | 암반 |
|---|---|---|---|---|
| 고유저항 [Ω·m] | 80~200 | 150~300 | 200~500 | 10,000~100,000 |
2)수분함유량
- 토양의 고유저항에 가장 큰 변화를 주는 요소는 수분 함량이다
- 모래에 섞인 토양의 수분함량에 따른 고유저항의 변화는 다음과 같다
| 수분함량 [%] | 2 | 6 | 10 | 16 | 20 | 24 | 28 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 고유저항 [Ω·m] | 1,800 | 380 | 220 | 130 | 90 | 70 | 60 |
3)온도
- 모든 물질의 저항률은 온도에 따라 변화한다. 일반적으로 온도 상승에 따라 저항이 커지는데, 온도가 상승하면 저항이 작아지는 부저항 특성을 가진 물질도 있다
- 온도의 변화에 따라 물질의 저항이 얼마나 크게 또는 작게 변화되는가를 나타내는것이 물질의 온도계수이다.
- 수분을 15%함유한 점토의 온도에 따른 대지저항률의 변화
| 온도 [℃] | 20 | 10 | 0 | -5 |
|---|---|---|---|---|
| 대지저항률 [Ω·m] | 72 | 99 | 130 | 790 |
| 비율 | 1.0 | 1.4 | 1.8 | 11.0 |
4)계절에 따른 변화
- 접지저항은 계절에 따라 크게 변동하는데, 이 변화는 토양의 함수량과 온도의 변화가 상호작용하여 발생한다.
- 접지봉의 접지저항의 연간 변화 그래프
5)화학물질
- 토양속에 수분과 함께 전해질의 화학물질이 포함되어 있으면 저항률이 크게 감소하는데 이런 특성을 이용한 것이 접지저항의 화학적인 저감제이다
- 물질이 전해된다고 하는 것은 분자가 +이온과 -이온으로 분리되는 것을 말한다. 예를 들어 NaCl(염화나트륨)이 Na+이온과 Cl-이온으로 분리되는 것을 전해되었다고 한다.
6)해수의 영향
- 바닷물의 고유저항은 전해질인 소금(염화나트륨 : NaCl)이 있기 때문에 토양에 비해 매우 작으며 포함되어 있는 염분의 양에 따라 크게 변화한다.
- 바닷물의 고유저항은 0.1~0.5[ΩCu]으로 작기 때문에 해변가에서 해수 침투되어 있는 지역의 대지저항률은 매우 낮아지게 된다
7)암석의 영향
- 암석 자체는 거의 절연물에 가까우나 대부분의 경우 많은 미세한 틈과 구멍을 가지고 있기 때문에 그 속에 수분을 포함해서 약간의 도전성을 가진다
- 암석에 흑연(C), 동(Cu), 철광석(Fe) 등과 같은 도전성 광물이 포함된 경우에는 저항률이 크게 감소된다
대지저항률의 분류
| 분류 | 대지저항률의 범위 | 해당지역 |
|---|---|---|
| 저저항률 지역 | ρ < 100 | 연안의 저지대 |
| 중저항률 지역 | 100 ≤ ρ < 1,000 | 내륙의 평야지대 |
| 고저항률 지역 | 1,000 ≤ ρ | 산악,고원, 암반지대 |
대지저항률의 적용, 특성, 측정방법
| 적용 | 특성 | 측정방법 |
|---|---|---|
| 접지공사 통신선의 유도장해 예측 계산 전자파의 전파 예측 계산 | 접지저항의 결정 전위분포 특성 결정 | 위너 4전극법 전기탐사법 보링법등 |
대지저항률의 일반사항
1)고유저항
고유저항이란 물질이 가지고 있는 고유한 저항특성을 의미하며, 1[㎥]의 저항 크기를 고유저항이라 한다
2)반구상의 접지극의 접지저항
\[dR=\rho\frac{l}{A}=\rho\frac{dx}{2\pi x^2}\]
\[R=\frac{\rho}{2\pi}\int^∞_r x^{-2}dx=\frac{\rho}{2\pi r}[\Omega]\]
대지저항률 ρ=2πrR[Ω m] 가 된다.
기출문제
●접지설계 시 대지파라미터 추정을 위한 대지구조 해석방법에 대하여 설명하시오
●접지설계 시 대지저항률에 영향을 주는 요인에 대하여 설명하시오
○접지설계 시 고려하는 대지저항률의 개념 및 대지저항률에 영향을 주는 요인을 설명하시오
●대지저항률에 영향을 미치는 요인
●대지저항률에 영향을 미치는 요인
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