접촉전압과 보폭전압


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접촉전압과 보폭전압

접지설계는 토양특성을 검토하고 최대 고장전류를 결정하여 그것에 따른 소요 접지저항치를 결정, 접지반식을 선택한 다른 전위경도를 검토하고 인근 설비와의 검토 및 대책을 세워 나가는 일련의 과정을 통하여 접지를 설계한다
고장전류에 대한 인체에 접촉 및 보폭에 의한 접촉 시 어떠한 영향을 미치는가를 검토하는 장이다.

접지설계

인체의 저항 및 감전 시 인체의 생리적 현상

1)인체의 저항

  • 인체의 피부저항은 약 3,000[Ω]정도이며, 인가전압이 높아지면 약500[Ω]으로 감소하기도 한다
  • 피부의 습기 정도에 따라 피부저항은 크게 변화하는데 피부가 땀에 젖은 경우는 건조한 경우에 비해서 1/12정도, 물에 젖은 경우는 1/25정도 감소하고 접촉면적에 따라서도 피부저항은 감소한다

2)인체의 생리적 현상

구분전류범위현상
감지전류1[mA]전압 인가 시 단지 자극만을 느끼며 전기가 통하는 것을 감지할 수 있는 정도의 전류
가수전류7~8[mA]전압 인가 시 자력으로 충전부로부터 인체를 이탈시킬수 있는 한계범위
불수전류10~15[mA]전압 인가 시 근육 경련현상으로 자력으로 이탈할수 없게 된다
심실세동
전류
50~100[mA]전압 인가 시 심장이 맥동을 하지 못하고 불규칙적으로 세동하여 형액의 순환이 곤란해진다

전위경도

1)접촉전압

  • 정의
    • 사람이 대지위에 서서 대지전위가 상승된 기기 외함에 접촉했을때 사람의 발과 손 사이에 발생하는 전압
    • 건축물과 대지 간 길이는 1[m]의 전위차
  • 접촉전압(낮음)
\[E_{touch70kg}=I_i(R_h+R_b+\frac{R_f}{2})=\frac{157+0.24\rho_s}{\sqrt t}\]
  • 접촉전압의 종류로는 일반적으로 허용접촉전압과 위험접촉전압으로 구분되며 우리나라는 허용접촉전압의한계치를 별도로 규정하고 있지 않으나, 독일은 65[V], 스위츠50[V], 영국에서는 40[V]로 정하고 있다

2)보폭전압

  • 정의
    • 접지전극 부근의 지표면상에 생기는 전위차로 인체에 걸리는 전위차른 지표면상에 사람이 발로 접근할 수 있는 2점간(보통1[m])의 전위차의 최대치를 말한다
    • 접지전극 부근 대지면 두 점 간의 길이 1[m]의전위차를 말한다
  • 보폭전압
\[E_{step70kg}=I_k(2R_f+R_k)=\frac{157+0.94\rho_s}{\sqrt t}\]

대책

1)전위경도 감소

  • 접지극을 깊게 매설한다
  • 접지극을 병직렬로 많이 연결한다
  • 망형 접지극을 사용하고 접지망의 밀도를 높고 넓게 포설한다
  • 고장전류를 제한하기 위하여 직접접지보다는 중성점 저항접지방식의 채택이나 한류리액터 설치 등을 고려한다

2)접촉저항 증가

  • 작업자가 쉽게 접촉할 우려가 있는 설비의 표면을 절연하고 작업면에 절연체를 포설하여 접촉저항을 최대한으로 증가하는 것이 필요하다
  • 변전소의 경우 대지면의 접촉저항을 증가시키기 위하여 부지의 표면을 자갈로 포설하거나 아스팔트 포장을 실시할 수있으며 구내의 배수처리를 철저하게 함으로써 습기가 차지 않도록 조치한다.

전위경도 계산

접촉전압과 보폭전압
허용 접촉전압과 허용 보폭전압의 식과 산출근거


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