접지선 굵기 산정

정의

접지선 굵기 산정은 고장전류가 흘러도 과열되지 않는 최소 단면적을 구하는 계산이다.

접지선은 누전이나 단락이 났을 때 큰 전류를 대지로 흘려보내는 선이다.

그래서 굵기는 고장전류가 흐르는 동안 도체 온도가 한도를 넘지 않도록 정한다.

산정식

고장전류 I와 지속시간 t로 단면적 A를 구하는 식은 A = I√t / k다.

I는 고장전류의 실효값이고, t는 보호계전기와 차단기의 동작 시간이다.

k는 재질의 저항률, 열용량, 허용온도 상승을 묶은 상수다.

고장 시간이 짧으므로 열이 빠져나가지 않는다고 보는 단열 가정을 쓴다.

계산 예제

가상의 예로 22.9kV 특고압 수전 설비에서 3상 단락용량이 500MVA인 경우를 계산한다.

고장전류는 S를 √3·V로 나눠 구하므로 약 12,605A, 즉 12.6kA가 된다.

이 값을 산정식에 넣을 때 허용온도 160℃와 주위온도 30℃를 함께 쓰고, 계산값은 규격 단면적으로 올려 선정한다.

헷갈리는 점

헷갈리기 쉬운 점은 고장전류 기준과 정상전류 기준의 차이다.

고장전류 기준은 고장 제거시간을 넣어 열량을 따지고, 정상전류 기준은 시간 요소가 없다.

접지선은 고장 시 짧은 시간에 큰 전류를 받으므로 고장전류 기준으로 굵기를 정한다.

허용온도가 높을수록 온도 상승 폭이 커져, 같은 전류에서 필요한 단면적은 작아진다.

정리와 직접 풀기

정리하면 접지선 굵기는 고장전류와 고장 지속시간으로 정한다.

계산값은 규격 단면적으로 올리고, 허용온도와 주위온도 조건을 답안에 적는다.

이제 직접 풀어 보자.