망상접지극 설계

망상접지극이란

망상접지극은 수평 도체를 격자로 깔고 접지봉을 보강한 접지시스템이다.

지락이 나면 땅속 전위가 올라가고, 사람은 그 전위차를 받아 감전될 수 있다.

그래서 접지저항을 낮추는 것보다 전위상승을 허용 접촉전압 안에 가두는 것이 핵심이다.

메쉬 구조와 원리

망상접지극은 수평 도체가 격자를 이루는 구조다.

지락 전류는 메쉬 전체로 분산되어 대지로 흘러 들어간다.

메쉬 간격을 좁히면 전위 기울기가 완만해져 접촉전압과 보폭전압이 줄어든다.

허용 전압 식

접촉전압은 지락 시 구조물과 손 사이에, 보폭전압은 두 발 사이에 걸리는 전위차다.

두 허용치 모두 고장 제거시간 ts의 제곱근에 반비례하므로 차단이 빠를수록 허용치가 커진다.

표층 저항률 ρs와 감소계수 Cs가 클수록 허용치가 커지므로 두 값을 함께 본다.

ρs는 표층 저항률, Cs는 표층 감소계수, ts는 고장 제거시간이다.

설계 절차

망상접지극 설계는 여섯 단계로 진행된다. 먼저 대지저항률을 측정해 토양 모델을 정한다.

이어서 허용 전압을 산정하고, 초기 메쉬를 가정해 접지저항과 GPR을 계산한다.

계산값을 허용 접촉·보폭전압과 비교한다.

초과하면 메쉬를 조밀하게 하거나 접지봉을 추가해 재계산한다.

수정 방법 비교

수정 방법은 두 가지다. 메쉬 도체 길이를 늘리는 방법과 접지봉을 추가하는 방법이다.

도체 길이 확대는 면적 전체의 저항을 낮추고, 접지봉은 깊은 저저항층에 닿아 저항을 낮춘다.

접촉전압이 허용치를 넘으면 외곽 보강도 함께 살펴본다. 외곽에서 접촉전압이 가장 크게 나타나기 때문이다.

직접 풀어 보자.

정답은 메쉬 간격 축소와 외곽 보강이다.

정리

망상접지극 설계는 접촉전압과 보폭전압을 허용치 이하로 억제하는 작업이다.

설계 기준은 IEEE Std 80이며, 국내에서는 한국전기설비규정 접지 규정을 함께 따른다.

허용치를 넘으면 메쉬를 고쳐 재계산하고, 인접 설비로 전위가 전달되는지도 따로 검토한다.