접지도체 굵기 산정

정의와 핵심 개념

접지도체 굵기 산정은 고장 전류가 흘러도 도체가 과열되지 않는 최소 단면적을 정하는 절차다.

접지도체는 접지극과 설비를 잇는 도선이며, 사고 때 전류가 땅으로 빠져나가는 길이다.

가늘면 전류에 의해 도체가 뜨거워져 절연이 녹거나 불이 날 수 있다.

그래서 굵기는 사고 전류를 견디는 최소 크기로 정한다.

접지도면의 구성

접지도면은 접지극, 접지도체, 주접지단자, 보호도체의 위치와 연결을 나타낸 도면이다.

접지극은 종류와 매설 위치를, 접지도체는 경로와 굵기를 도면에 표시한다.

접지저항 목표값과 측정용 단자 위치도 함께 적는다.

열적 원리와 산정식

고장 전류가 흐를 때 도체 온도 상승이 절연물 허용온도 이내에 머물러야 한다.

그래서 식에서 전류 I는 그대로, 시간 t는 제곱근으로 들어간다.

S는 최소 단면적, I는 고장 전류, t는 차단 시간, k는 재질과 절연물 상수다.

k는 도체 재질과 절연물 종류에 따라 기준이 정한 값을 쓴다.

산정 절차

굵기 산정은 다섯 단계로 진행된다.

먼저 고장 전류와 차단 시간을 정하고, 재질과 절연물에 따른 상수 k를 찾는다.

이어서 식으로 최소 단면적을 계산하고, 계산값 이상의 표준 규격을 고른다.

마지막으로 기계적 강도와 부식 여유를 확인해 도면에 기재한다.

예제 조건과 직접 풀기

가상 예제로 고장 전류 3000 A, 차단 시간 0.5 s인 구리 보호도체를 본다.

이 조건에서 먼저 열작용을 나타내는 I²t 값을 구해 보자.

예제 계산 과정

앞 문제의 답은 I²t = 4.5×10⁶ A²s이다.

그 제곱근을 취하면 약 2121 A√s가 된다.

S는 2121을 k로 나눈 값이라서, k가 정해져야 단면적이 나온다.

결과는 계산값 이상의 표준 규격으로 정한다.

비교·주의점과 정리

IEC 식과 IEEE 방식은 목적이 다르므로 혼용하지 않는다.

건축물 설비의 접지선 굵기는 IEC 계열 단열식으로 구한다.

가장 흔한 실수는 허용전류 기준으로만 굵기를 고르는 것이다.

단열 조건은 짧은 고장시간에서만 성립하므로 식의 적용 범위를 함께 쓴다.

마지막으로 굵기는 계산값 이상의 표준 규격으로 정한다는 점을 기억한다.