변전소 Mesh 접지설계
변전소 Mesh 접지설계는 고장전류가 접지망으로 유입될 때 접촉·보폭 전압을 허용값 이하로 누르는 설계다. 사고 때 접지망 주변 전위가 올라가면, 사람은 그 전위차를 몸으로 받는다. 그래서 GPR, 보폭전압, 접촉전압을 함께 알아야 한다. 고장전류가 접지저항을 통해…
주요 장면
대본
정의와 핵심 키워드
변전소 Mesh 접지설계는 고장전류가 접지망으로 유입될 때 접촉·보폭 전압을 허용값 이하로 누르는 설계다.
사고 때 접지망 주변 전위가 올라가면, 사람은 그 전위차를 몸으로 받는다.
그래서 GPR, 보폭전압, 접촉전압을 함께 알아야 한다.
GPR 의 원리
고장전류가 접지저항을 통해 대지로 흐르면 접지망 전위가 상승한다.
이 상승분이 대지전위상승, 즉 GPR 이며 전류와 접지저항의 곱이다.
전위는 전류가 들어가는 점에서 가장 높고, 거리에 따라 줄어든다.
접지저항 계산 예
접지저항은 대지저항률과 매설 도체 총길이, 등가 반경을 쓰는 단순식으로 구한다.
예로 ρ 100 Ω·m, L_T 600 m, r 10 m 이면 Rg 는 약 2.67 Ω이다.
고장전류가 10 kA 라면 GPR 은 약 26.7 kV 가 된다.
허용 접촉전압
허용 접촉전압은 인체 저항과 체중 계수, 고장 제거시간의 함수로 정해진다.
표층 자갈이 없으면 Cs 는 1, ρs 는 100 Ω·m 로 둔다. 분자를 먼저 계산한다.
분자 1150 에 0.116 을 곱하고 √0.5 로 나누면 약 189 V 가 된다.
이 값이 허용 접촉전압의 기준이 된다.
GPR 과 허용값 비교
GPR 이 허용 접촉전압을 넘는다. 이 경우 설계를 보강해야 한다.
보강 방법은 메시 간격 축소, 표층 자갈, 접지봉 보강 중 하나 이상이다.
대책마다 GPR 과 허용 전압 중 무엇을 낮추거나 올리는지 연결해 답한다.
시험 포인트
답안에서 자주 감점되는 부분은 식과 계수를 빠뜨리거나 혼동하는 것이다.
표층 자갈의 보정계수 Cs 를 고려하지 않으면 허용 전압이 과대 평가된다.
GPR 을 계산하지 않고 허용값만 적으면 설계 검토로 인정되지 않는다.
정리
정리하면 GPR 은 고장전류와 접지저항의 곱이다.
허용 접촉전압은 인체 저항과 체중 계수, 고장 제거시간으로 정해진다.
GPR 이 허용값을 넘으면 메시 간격, 표층 자갈, 접지봉 중 하나 이상으로 보강한다.