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변전소 접지설계 예제

변전소 접지설계 예제

접지가능 구역 : A=63 x 84[㎡]
대지저항률 : ρ=400[Ω m]
자갈의 저항률 : ρs=2,500[Ω m]
자갈층의 두께 : hs=0.1[m]
Mesh 접지전극의 매설깊이 : h=0.5[m]
지락차단 시간 : ts=0.5[s]
계통 임피던스 : Z1=4+j10, Z0=10+j40
분류계수(Sf)=0.6
선간전압=115[kV]

[Step 01] 지락전류 계산

\[I_g=3I_0=\frac{3E}{Z_1+Z_2+Z_0}\]\[=\frac{3\times 115/\sqrt{3}}{2(4+j10)+10+j40}=3,173[A]\]

[Step 02] 접지선의 굵기 계산

나연동선 사용(옥외 : 주위 온도 55C기준), 차단시간 0.5초 적용

\[A=\frac{\sqrt{t_s}}{K}=\frac{\sqrt{3173^2\times0.5}}{276}=8.13[mm^2]\]

[Step 03] 허용접촉전압 및 보폭전압의 계산

\[반사계수(K)=\frac{\rho-\rho_s}{\rho+\rho_s}=\frac{400-2500}{400+2500}=-0.72\] \[\rho : 토양의\ 고유저항, \rho_s:표면층의\ 고유저항\]

감소계수(Cs) : 표면층의 두께와 반사계수에 의해 결정되는 감소계수

허용 접촉전압, 보폭전압(70Kg)

\[E_{step}=(1000+6C_s\cdot \rho_s)\times\frac{0.157}{\sqrt{t}}=2,320[V]\]

[Step 04] 예비설계

① Mwsh면적 : 70[m]*70[m]로 선정
② 도체가격 : 7[m]로 선정
③ 1변의Mesh수 : 10
④ Mesh 도체의 길이 =70*11*2=1,540[m]
⑤ 매설깊이 : 0.5[m]

[Step 05] 접지저항의 산정

①기술자료 그래프

\[R_g=\frac{\rho\times\alpha}{1,000}=\frac{400\times 6.7}{1,000}=2.68[\Omega]\]

②계산식

\[R_g=\rho[\frac{1}{L}+\frac{1}{\sqrt{20A}}(1+\frac{1}{1+h\sqrt{20/A}})=2.78[\Omega]\]

[Step 06] GPR 계산

①접지극 유입전류

\[I’_g=I_g\times S_f\times D_f=3,173\times 0.6\times 1=1,903[A]\]
\[②GPR=I’_g\times R_g=1,903\times 2.78=5,293[V]\]

[Step 07] Mesh 전압 계산

①기술자료 그래프

\[E_m=GPR\times\beta=5,293\times0.2=1,058[V](곡선상 20\%)\]

②계산식 : 생략

[Step 08]

Mesh 전압이 허용 접촉전압보다 크므로 Step 4(예비설계)부터 재검토

\[E\lt E_m=1,058[V]\]
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