접지전극 설계

접지전극 설계의 정의

접지전극 설계는 사고 전류를 땅으로 안전하게 흘려 보내는 통로를 짜는 일이다.

설계의 정의는 목표 접지저항과 허용 접촉·보폭전압을 함께 만족하도록 형상과 수량을 정하는 것이다.

핵심 용어는 대지저항률, 접지저항, 접촉전압, 보폭전압이다.

고장 전류와 전위 상승

설비에 지락이 생기면 고장 전류가 접지극을 통해 대지로 흘러 나간다.

이때 전극 주변 지표면에 전위 분포가 생기고, 사람이 닿으면 전압이 걸린다.

사람이 기기와 땅 사이에 닿으면 접촉전압, 두 발 사이에 걸리면 보폭전압이다.

설계의 목적은 이 두 전압을 허용값 이내로 낮추는 것이다.

봉형 접지극 계산 예제

봉 1본의 접지저항은 대지저항률 ρ와 봉 길이 L, 지름 d로 정해진다.

예를 들어 ρ=100, L=2.4m, d=0.016m를 넣으면 괄호 안의 값은 약 5.40이다.

식을 보면 대지저항률이 클수록 저항이 커지고, 길이를 늘리면 저항이 준다.

지름은 영향이 작아서 길이를 늘리는 쪽이 더 효과적이다.

계산값이 목표를 넘으면 전극 수를 늘리거나 매설 깊이를 키운다.

접지전극 설계 절차

정답은 전극 수를 늘리거나 매설 깊이를 키우는 것이다.

설계 절차는 대지저항률 측정에서 시작해 목표 접지저항을 정하는 것으로 이어진다.

접지극 형식과 수량을 정한 뒤 접촉전압과 보폭전압이 허용값 이하인지 검토한다.

검토에서 미달하면 접지극을 다시 설계하고, 준공 후 접지저항을 측정해 비교한다.

단독접지와 공용접지

접지공사는 목적에 따라 단독접지와 공용(등전위)접지로 나뉜다.

단독접지는 종류별로 개별 접지하고, 공용접지는 모든 접지를 병렬로 연접한다.

공용접지는 전위차 억제에 유리하지만 접지 연결 상태를 주기적으로 점검해야 한다.

접지저항 값만 맞추고 접촉·보폭전압 검토를 빠뜨리는 실수를 조심한다.

정리와 확인

정답은 공용(등전위)접지다. 모든 접지를 병렬로 연접해 전위 상승을 억제한다.

정리하면 접지전극 설계는 대지저항률 측정에서 시작해 형상과 수량을 정하는 일이다.

접촉전압과 보폭전압은 허용값 이하로 낮추고, 접지저항 목표도 함께 만족해야 한다.

통합접지는 접지저항을 10Ω 이하로 두는 것이 기준이라는 점을 기억한다.