CQ4L

접지선 접지봉*

—

제공

4
안 ,
접지방법의 결정

(목적에따른)
중성점 접지방법
유효접지와 비유효접지
유효접지의 조건과 만족범위
IEC 60364-3 배전계통의 접지
PEN, PEM, PEL

(형태에따른)
단독접지와 공용접지
구조체 접지설계 시 검토사항
통합 공통접지방식
등전위 본딩
접지선 접지봉
서지 침입시 접지극의 과도현상과 대책

접촉전압과 보폭전압

목차(접지선 접지봉)

접지선 접지봉

1️⃣접지선

142.3.1

1)선정 시 고려사항

  • 전류용량, 기계적강도, 내구성,
    계통접지와 공용접지하는 경우 전원측 차단기 협조
    단락전류 통전 시 열축적, 접지선의 온도상승

2)접지선 굵기 산정방법

  • 국내 산정방법
  • 온도상승 및 전류에 의한 접지선 굵기(내선규정)
\[\theta=0.008(\frac{I}{A})^2t\]
  • 나동선의 굵기 산정
\[A=\sqrt{\frac{8.5\times 10^{-6}\times t}{\log_{10}(\frac{T}{274}+1)}}\times I_s [mm^2]\]
  • IV전선
\[A=9.4I_s\sqrt{T}\]
  • 피뢰기 접지선
\[A=\frac{\sqrt{T}}{282}\times I_s[mm^2]\]
  • 접지공사에 따른 접지선의 굵기
접지시스템
용도		최소단면적
특고압,고압
전기설비용		6㎟이상의 연동선 
또는 동등 이상의 단면적 및 강도일 것
중성점
접지용		공칭단면적 16㎟이상의 연동선 
또는 동등 이상의 단면적 및 세기
7kV이하의 전로 6㎟이상의 연동선 
또는 동등 이상의 단면적 및 강도일것
25kV이하인 특고압 가공전선 6㎟이상의 연동선 
또는 동등 이상의 단면적 및 강도일것
(단, 중성선 다중접지식의것으로서 전로에 지락이 생겼을 때
2초 이내에 자동적으로 이를 전로로부터 차단하는 장치가
되어 있는 것)
  • ANSI/IEEE80
\[ A= \sqrt{ \frac{ \frac{t_c\alpha_r\rho_r\times 10^4}{TCAP}} {\ln[1+(\frac{k_0+T_m}{k_0+T_\alpha})]}}[mm^2]\]
  • IEC 60364-5-54
\[A=\frac{I\sqrt{T_c}}{k}\]

3)설치기준

  • 접지선은 지하 75[㎝]이상의 깊이에 매설할 것
  • 접지선은 철주, 기타의 금속체를 따라서 시설하는 경우 접지극을 철주의 밑면으로 부터 30[㎝] 이상의 깊이에 매설하는 경우 이외에는 접지극을 지중에서 금속체로부터 1[m]이상 떼어 매설할 것
  • 접지선이는 절연전선, 캡타이어 케이블 또는 케이블을 사용 할것
  • 접지선의 지하 75[㎝]로부터 지표상 2[m]까지의 부분을 합성수지관 또는 이와 동등이상의 절연효력 및 강도를 가지는 몰드로 덮을 것
  • 접지선과 접지전극의 접속은 부식에 주의
  • 접지선의 길이를 가능한 짧게 함
  • 접지선은 녹색을 표시
  • 접지선에서 접지전극 사이에 접지 시험단자 설치, 유지 보수 시 접지저항 측정에 용이 하도록 설치

2️⃣접지극

KEC142.2

1)선정 시 고려사항

  • 부식되지 않는 재료
  • 접지전극과 접지선의 확실한 접속
  • 매설깊이 75[㎝]이상

2)설치장소

  • 물기가 있고 가스, 산 따위로 부식이 생기지 않는 장소

3)크기

  • 동봉 : 직경8[㎜]이상, 길이 0.9[m]이상
  • 동판 : 두께0.7[㎜]이상, 면적 900[㎡]이상

4)매설방법

  • 수평매설
  • 수직매설

5)설치기준

  • 매설 장소는 토질이 균질한 장소, 습기가 많은 장소, 가스 및 산 등에 의해 부식 염려가 없는 장소에 설치
  • 접지선을 지중에서 금속제로부터 1[m]이상 이격하여 매설
  • 매설 깊이는 75[㎝]이상으로 하되 동결층 초과 깊이로 한다
  • 시설 후 관리상 접지전극의 위치를 표시하는 것이 바람직
  • 접지전극(주전극)외에 보호접지극(추청용)을 설치하여 접지저항 측정 시 편리하도록 할 것

3️⃣주파수에 따른 접지극 특성

1)상용주파 영역

  • 단순한 저항으로 해석

2)고주파 영역

  • 리액턴스의 영향이 크기 때문에 임피던스로 해석

3)접지 임피던스

\[접지임피던스=\frac{접지극에 걸리는 전압}{접지극에 흐르는 전류}\]
  • 접지 임피던스는 접지극의 형상, 포설방식, 포설면적 등에 따라 달라진다
  • 접지 임피던스는 서지의 전류파형 및 대지저항률에 따라 달라진다

4️⃣서지 침입 시 접지극의 특성

1)서지파형의 특성

  • 서지 침입시 대지전위는 수[μs]동안 급격히 증가 후 서서히 감소
  • dv/dt, di/dt가 상승 시에 매우 크다

2)서지의 파형이 접지 임피던스에 미치는 영향

  • 정전용량이 큰 경우→순간적인 대전류가 흐른다
\[I_c=C\frac{dv}{dt}[A]\]
  • 유도성 리액턴스가 큰 경우→역기전격이 커짐→전류를 방향→접지극의 임피던스가 매우 커진다.
    (상기의 이유로 피뢰침의 인하도선은 금속관에 넣지 않는다)
\[e=-L\frac{di}{dt}[V]\]

5️⃣접지전극의 과도형상에 대한 대책

  • 서지임피던스를 감소시켜서 과도 접지전위 상승을 억제하는 것이 주안점
  • 망상접지극: 유효거리 내 면적이 넓은수록 임피던스가 감소
  • 주접지망으 서지 유입점 근처에 보조접지망 설치
    • 보조 접지망은 주접지만과 같거나 더 굵은 것을 사용
    • 보조 접지만은 만상보다 방사상으로 하는 것이 효과적임
    • 간격은 좁을수록 효과적임
    • 보조 접지망의 반경은 대지저항률이 클수록 넓게 한다.
대지저항률100[Ωm]500[Ωm]1,000[Ωm]
보조망의
반경		10[m]20[m]40[m]

접지방법의 결정

(목적에따른)
중성점 접지방법
유효접지와 비유효접지
유효접지의 조건과 만족범위
IEC 60364-3 배전계통의 접지
PEN, PEM, PEL

(형태에따른)
단독접지와 공용접지
구조체 접지설계 시 검토사항
통합 공통접지방식
등전위 본딩
접지선 접지봉
서지 침입시 접지극의 과도현상과 대책

접촉전압과 보폭전압

목차(접지선 접지봉)

접지선 접지봉

💯기출문제

○H06한국산업규격의 기초 접지극에 해당 용어를 설명하시오

1. 접지 (Earthing)

전기 회로의 일부를 의도적으로 접지체와 연결하여 전위를 낮추거나, 누전 시 발생하는 전류를 안전하게 흘려보내는 것을 의미합니다.

2. 접지극 (Earth Electrode)

접지선을 통해 접지체와 연결되는 도체로, 일반적으로 땅속에 매설하여 접지 저항을 낮춥니다.

3. 접지체 (Earth)

전기 에너지를 땅속으로 안전하게 분산시키는 매질로, 일반적으로 습기가 많은 흙이나 물을 의미합니다.

4. 접지선 (Earth Conductor)

접지극과 접지해야 할 부분을 연결하는 도체로, 구리선이나 동등 이상의 도전성을 가진 재료로 만들어집니다.

5. 접지 저항 (Earth Resistance)

접지극과 접지체 사이의 전기 저항으로, 접지 효과를 나타내는 중요한 지표입니다. 접지 저항이 낮을수록 접지 효과가 좋습니다.

6. 접지 시스템 (Earthing System)

전기 설비의 안전을 위해 접지극, 접지선, 접지체 등으로 구성된 전체 시스템을 의미합니다.

7. 기초 접지극 (Foundation Earth Electrode)

건축물의 기초에 설치되는 접지극으로, 건축물 전체의 접지 기준이 되는 중요한 접지극입니다.

8. 부대 접지극 (Supplementary Earth Electrode)

기초 접지극 외에 추가적으로 설치되는 접지극으로, 접지 저항을 낮추거나 특정 설비를 접지하기 위해 사용됩니다.

9. 접지 등전위 본딩 (Earthing Equipotential Bonding)

금속관, 금속덕트 등 도전성 부분을 서로 연결하여 등전위를 유지시키는 것을 의미합니다.

10. 접지 연락 (Earth Connection)

접지해야 할 부분과 접지선을 연결하는 것을 의미합니다.

KS 규격에서 규정하는 기초 접지극의 종류

  • 봉형 접지극: 봉 형태의 금속체를 땅속에 수직으로 매설하는 방식
  • 판형 접지극: 판 형태의 금속체를 땅속에 수평으로 매설하는 방식
  • 테이프형 접지극: 금속 테이프를 땅속에 넓게 펼쳐 매설하는 방식
  • 메쉬형 접지극: 금속 망을 땅속에 펼쳐 매설하는 방식

기초 접지극 설계 시 고려 사항

  • 토양 조건: 토양의 종류, 습도, 온도 등에 따라 접지 저항이 달라지므로 이를 고려해야 합니다.
  • 설비의 종류 및 용량: 설비의 종류와 용량에 따라 요구되는 접지 저항 값이 다르므로 이를 고려해야 합니다.
  • 주변 환경: 주변에 다른 접지 시스템이 있는 경우 상호 간의 영향을 고려해야 합니다.
  • 법규 및 규정: 관련 법규 및 규정을 준수해야 합니다.

●H27콘크리트 매입된 기초접지극 최소 부피 산정에 대하여 설명하시오

왜 최소 부피를 산정해야 할까요?

콘크리트 매입형 기초 접지극의 부피는 접지 저항에 직접적인 영향을 미칩니다. 접지 저항이 충분히 낮아야 지락 사고 시 안전하게 전류를 땅으로 흘려 보내고, 전기 설비를 보호할 수 있습니다. 따라서, 적절한 크기의 접지극을 설치하여 접지 저항을 낮추는 것이 중요합니다.

최소 부피 산정에 영향을 미치는 요소

  • 토양의 종류 및 저항률: 토양의 종류와 저항률에 따라 접지 저항이 달라지므로, 토양 조건을 고려하여 접지극의 크기를 결정해야 합니다. 일반적으로 토양의 저항률이 높을수록 접지극의 크기를 크게 해야 합니다.
  • 접지극의 재질: 접지극의 재질은 구리, 철 등 다양한 종류가 사용되며, 재질에 따라 접지 저항에 영향을 미칩니다.
  • 접지극의 형상: 접지극의 형상은 판형, 관형 등 다양하며, 형상에 따라 접지 효율이 달라집니다.
  • 접지극의 매설 깊이: 접지극을 깊게 매설할수록 접지 저항을 낮출 수 있습니다.
  • 주변 환경: 주변에 다른 접지극이나 금속 구조물이 있으면 접지 저항에 영향을 미칠 수 있습니다.

최소 부피 산정 방법

정확한 최소 부피를 산정하기 위해서는 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다.

  1. 경험적인 방법: 과거의 설계 사례나 관련 기술 기준을 참고하여 유사한 조건에서 사용된 접지극의 크기를 적용합니다.
  2. 계산적인 방법: 접지 저항 계산식을 이용하여 필요한 접지극의 크기를 계산합니다.
  3. 모델링 방법: 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 접지 시스템을 모델링하고, 다양한 조건에서 접지 저항을 분석하여 최적의 접지극 크기를 결정합니다.

일반적인 기준

정확한 최소 부피는 위에서 언급한 다양한 요소에 따라 달라지지만, 일반적으로 다음과 같은 기준을 참고할 수 있습니다.

  • 토양의 저항률이 100Ωm일 때:
    • 접지극의 면적은 최소 78㎡ 이상
    • 접지극의 부피는 최소 120㎥ 이상

●H32건축전기 시설물에 적용되는접지선 굵기의 산정방법에 대하여 설명하시오

●H33.한국산업규격에서 정하는 접지설비에 관한 사항 중 다음을 설명하시오

A형 접지극 및 B형접지극
접지극의 재질 및 형태에 따른 시공 시 유의하여야 할 점
접지선의 도체재질과 부식 및 기계적 보호 여부에 따른 최소 단면적

A형 접지극과 B형 접지극

  • A형 접지극:
    • 정의: 봉형, 판형, 테이프형 등 다양한 형태의 접지극을 의미합니다.
    • 특징: 일반적인 건축물이나 산업 시설에 주로 사용되며, 설치 환경에 따라 적절한 형태의 접지극을 선택하여 사용합니다.
  • B형 접지극:
    • 정의: 메쉬형 접지극을 의미합니다.
    • 특징: 넓은 면적에 걸쳐 균일한 접지 저항을 확보해야 하는 경우에 주로 사용됩니다. 예를 들어, 발전소, 변전소 등 대규모 전기 설비에 적용됩니다.

접지극의 재질 및 형태에 따른 시공 시 유의사항

  • 재질:
    • 동: 전기 전도율이 높아 접지 저항을 낮추는 데 효과적이지만, 비용이 비쌉니다.
    • 철: 동에 비해 전기 전도율이 낮지만, 비교적 저렴합니다. 부식에 대한 내성을 높이기 위해 도금 처리를 하는 경우가 많습니다.
    • 스테인리스: 부식에 강하고 내구성이 우수하지만, 가격이 비싸고 전기 전도율이 다소 낮습니다.
  • 형태:
    • 봉형: 땅속에 깊이 매설해야 하므로 설치 공간이 필요합니다.
    • 판형: 넓은 면적을 접지면으로 활용할 수 있어 접지 저항을 낮추는 데 효과적입니다.
    • 테이프형: 봉형에 비해 설치가 용이하지만, 깊이 매설하기 어렵습니다.
    • 메쉬형: 넓은 면적에 걸쳐 균일한 접지 저항을 확보할 수 있지만, 설치 공간이 많이 필요합니다.
  • 시공 시 유의사항:
    • 접지극을 매설하는 깊이와 간격은 토양의 종류, 습도, 설비의 용량 등을 고려하여 KS 규정에 따라 결정해야 합니다.
    • 접지극과 접지선의 연결 부분은 견고하게 접합하여야 하며, 부식 방지 처리를 해야 합니다.
    • 접지 저항은 주기적으로 측정하여 규정 값 이하를 유지하도록 해야 합니다.

접지선의 도체 재질과 부식 및 기계적 보호 여부에 따른 최소 단면적

  • 부식 및 기계적 보호:
    • 지중에 매설되는 접지선은 부식 방지를 위해 도금 처리를 하거나, 부식 방지 코팅을 하는 것이 좋습니다.
    • 기계적인 손상을 방지하기 위해 보호관을 사용하거나, 충분한 매설 깊이를 확보해야 합니다.

○H34.기초접지극과 자연 접지전극(또는 구조체 이용 접지극)을 설명하시오

기초접지극

기초접지극은 건축물의 기초에 설치되는 접지극을 의미합니다. 건물의 철근이나 철골 구조물을 활용하여 접지 시스템을 구성하는 것이 일반적입니다.

  • 장점:
    • 견고한 구조: 건물의 기초에 설치되어 안정적이며, 외부 환경 변화에 강합니다.
    • 넓은 접촉면: 건물의 철근이나 철골 구조물 전체가 접지면으로 작용하여 넓은 접촉면을 확보할 수 있습니다.
    • 시공 편의성: 건물을 건설하는 과정에서 함께 시공하기 때문에 별도의 시공이 필요하지 않습니다.
  • 단점:
    • 접지 저항 변화 가능성: 콘크리트의 균열이나 철근의 부식 등으로 인해 접지 저항이 변화할 수 있습니다.
    • 확장성 부족: 건물이 완공된 후 접지 시스템을 확장하기 어렵습니다.

자연 접지전극 (구조체 이용 접지극)

자연 접지전극은 건물의 철근, 철골, 수도관, 가스관 등과 같이 자연적으로 땅속에 매설되어 있는 도전성 물체를 접지극으로 활용하는 것을 의미합니다.

  • 장점:
    • 경제적: 별도의 접지극을 설치할 필요가 없어 비용을 절감할 수 있습니다.
    • 넓은 면적: 건물 구조체 전체를 활용하기 때문에 넓은 접지 면적을 확보할 수 있습니다.
  • 단점:
    • 접지 저항 변화 가능성: 부식, 침식 등으로 인해 접지 저항이 변화할 수 있습니다.
    • 다른 시설과의 연계: 수도관이나 가스관 등 다른 시설과 연결되어 있어 간섭이 발생할 수 있습니다.
    • 접지 저항 예측 난이도: 매설 깊이, 토양 상태 등에 따라 접지 저항을 정확히 예측하기 어렵습니다.

두 가지 접지극의 비교

항목기초접지극자연 접지전극
장점견고한 구조, 넓은 접촉면, 시공 편의성경제적, 넓은 면적
단점접지 저항 변화 가능성, 확장성 부족접지 저항 변화 가능성, 다른 시설과의 연계, 접지 저항 예측 난이도

결론적으로, 기초접지극과 자연 접지전극은 각각 장단점을 가지고 있으며, 건축물의 규모, 용도, 토양 조건 등을 고려하여 적절한 방법을 선택해야 합니다.

일반적으로 건물의 기초는 견고하고 넓은 접촉면을 확보할 수 있기 때문에 기초접지극을 우선적으로 고려하는 것이 좋습니다. 하지만, 건물의 구조나 주변 환경에 따라 자연 접지전극을 보조적으로 활용할 수도 있습니다.

접지 시스템 설계 시에는 다음 사항을 고려해야 합니다.

  • KS 규정: 관련 KS 규정을 준수하여 설계해야 합니다.
  • 접지 저항: 설비의 종류와 용량에 따라 요구되는 접지 저항 값을 만족해야 합니다.
  • 토양 조건: 토양의 종류, 습도, 온도 등에 따라 접지 저항이 달라지므로 이를 고려해야 합니다.
  • 주변 환경: 주변에 다른 접지 시스템이 있는 경우 상호 간의 영향을 고려해야 합니다.

●E37.접지전극의 과도현상과 그 대책에 대하여 설명하시오

접지전극의 과도현상이란?

접지전극에 낙뢰나 스위칭 서지와 같은 짧은 시간 동안 매우 큰 전류가 흘러들 때, 접지 시스템의 임피던스 특성으로 인해 전압이 급격하게 상승하는 현상을 말합니다. 이러한 과도한 전압 상승은 전기 설비의 절연 파괴, 통신 장애, 데이터 손상 등을 유발할 수 있습니다.

과도현상 발생 원인

  • 낙뢰: 낙뢰는 가장 큰 과도 현상의 원인으로, 수십 kA에 달하는 강한 전류를 순간적으로 발생시킵니다.
  • 스위칭 서지: 전력기기의 개폐, 단락, 지락 등 스위칭 작용 시 발생하는 과도 전압입니다.
  • 인공적인 노이즈: 전기 모터, 변압기 등에서 발생하는 전자기적 노이즈가 접지 시스템을 통해 전파될 수 있습니다.

과도현상의 영향

  • 절연 파괴: 전기 설비의 절연체가 파괴되어 고장을 일으킬 수 있습니다.
  • 통신 장애: 통신 시스템에 노이즈를 유발하여 통신 품질을 저하시키거나, 데이터 손상을 야기할 수 있습니다.
  • 전자기적 호환성 문제: 다른 전기 설비에 영향을 미쳐 전자기적 호환성 문제를 발생시킬 수 있습니다.

과도현상 대책

  • 저항 값 낮추기: 접지 저항을 낮추어 과도 전압 상승을 억제합니다.
  • 접지 망 확대: 접지 면적을 넓혀 접지 시스템의 용량을 증가시킵니다.
  • 접지선 굵기 증가: 접지선의 단면적을 늘려 저항을 감소시킵니다.
  • 접지선 길이 단축: 접지선 길이를 줄여 유도성을 감소시킵니다.
  • 접지 매체 개선: 토양의 습도를 유지하고, 필요에 따라 화학 약품을 사용하여 접지 저항을 낮춥니다.
  • 서지 보호기 설치: 서지 보호기를 설치하여 과도 전압을 흡수하거나 분산시킵니다.
  • 등전위 본딩: 금속관, 금속덕트 등 도전성 부분을 서로 연결하여 등전위를 유지시켜 전위차를 줄입니다.
  • 접지 시스템 정기 점검: 접지 저항을 주기적으로 측정하고, 접지 시스템의 상태를 점검하여 이상 유무를 확인합니다.

추가적인 고려 사항

  • 시설의 종류와 규모: 시설의 종류와 규모에 따라 적절한 접지 시스템을 설계해야 합니다.
  • 주변 환경: 토양 조건, 낙뢰 발생 빈도 등 주변 환경을 고려해야 합니다.
  • 법규 및 규정: 관련 법규와 규정을 준수해야 합니다.

○38건축물에 접지전극을 시공하고자 한다. 접지전극에 서지가 침입할 경우 접지전위의 과도특성에 대하여 설명하시오

서지 침입 시 접지 시스템의 반응

건축물에 설치된 접지전극에 서지(Surge)가 침입하면 접지 시스템은 다음과 같은 과도적인 반응을 보입니다.

  • 접지 전위 상승: 서지 전류가 접지극을 통해 땅속으로 흘러들면서 접지극 주변의 토양 저항으로 인해 접지 전위가 급격히 상승합니다.
  • 전자기 유도: 서지 전류는 주변 도체에 강한 전자기장을 형성하여 유도 전압을 발생시키고, 이는 다시 접지 시스템에 영향을 미칩니다.
  • 전력 시스템과의 상호 작용: 접지 시스템은 건물 내의 전력 시스템과 연결되어 있으므로, 서지 전류는 전력 시스템으로 유입되어 더 큰 문제를 야기할 수 있습니다.

접지 전위의 과도 특성에 영향을 미치는 요인

  • 서지의 크기와 파형: 서지의 크기가 클수록, 상승 시간이 빠를수록 접지 전위 상승 폭이 커집니다.
  • 접지 저항: 접지 저항이 높을수록 접지 전위 상승 폭이 커집니다.
  • 접지 시스템의 구조: 접지극의 종류, 매설 깊이, 간격, 접지선의 굵기 등 접지 시스템의 구조에 따라 접지 전위 상승이 달라집니다.
  • 토양의 특성: 토양의 종류, 습도, 온도 등 토양의 특성에 따라 접지 저항이 변화하고, 이에 따라 접지 전위 상승에도 영향을 미칩니다.

접지 전위 과도 특성의 문제점

  • 절연 파괴: 접지 전위가 과도하게 상승하면 기기나 배선의 절연이 파괴되어 고장을 일으킬 수 있습니다.
  • 전자기 노이즈 발생: 과도한 전압 변동은 전자기 노이즈를 발생시켜 통신 시스템이나 제어 시스템에 오류를 발생시킬 수 있습니다.
  • 인체 감전 위험 증가: 접지 전위 상승은 인체 감전의 위험을 증가시킵니다.

접지 전위 과도 특성 해결 방안

  • 접지 저항 감소: 접지극의 종류, 매설 깊이, 간격 등을 조절하여 접지 저항을 낮춥니다.
  • 서지 보호기 설치: 서지 보호기를 설치하여 서지를 흡수하거나 분산시킵니다.
  • 등전위 본딩: 금속관, 금속덕트 등 도전성 부분을 서로 연결하여 등전위를 유지시켜 전위차를 줄입니다.
  • 접지 시스템 정기 점검: 접지 저항을 주기적으로 측정하고, 접지 시스템의 상태를 점검하여 이상 유무를 확인합니다.
  • 접지 망 확대: 접지 면적을 넓혀 접지 시스템의 용량을 증가시킵니다.

○39접지설계 시 적용되는 기초접지극과 자연접지극을 설명하시오 ❯H34

○40중선선의 기능과 단면적 산정방법

중성선의 기능

중성선은 3상 교류 시스템에서 세 개의 상 전류의 불평형을 보상하고, 시스템의 전압을 안정화시키는 중요한 역할을 합니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.

  • 불평형 전류 흐름: 3상 부하가 불평형일 경우, 중성선을 통해 불평형 전류가 흘러 시스템의 전압 불평형을 완화합니다.
  • 제3고조파 전류 흐름: 3상 시스템에서 발생하는 제3고조파 전류는 중성선을 통해 흐르면서 다른 상으로의 영향을 최소화합니다.
  • 접지: 중성선은 시스템을 접지하여 누전 시 안전을 확보하고, 과전압을 방지하는 역할을 합니다.

중성선의 단면적 산정 방법

중성선의 단면적은 시스템의 종류, 부하의 특성, 허용 전압 강하 등을 고려하여 결정됩니다. 일반적으로 다음과 같은 방법으로 산정합니다.

1. 단면적이 선도체와 동등 이상인 경우

  • 2선식 단상회로: 중성선의 단면적은 선도체와 동일하게 합니다.
  • 다상회로:
    • 선도체의 단면적이 구리선 16㎟ 이하, 알루미늄선 25㎟ 이하인 경우: 중성선의 단면적은 선도체와 동일하게 합니다.
    • 다심 케이블의 경우: 선도체의 단면적은 중성선의 단면적과 같아야 하며, 이 단면적은 선도체의 1.45×IB(회로설계전류)를 흘릴 수 있는 중성선으로 선정합니다.
    • 단심 케이블: 선도체의 단면적이 중성선 단면적보다 작을 수도 있습니다. 계산은 다음과 같이 합니다.

2. 단면적 계산

  • 중성선에 흐르는 전류: 불평형 전류와 고조파 전류를 고려하여 계산합니다.
  • 허용 전압 강하: 시스템의 허용 전압 강하를 기준으로 중성선의 저항을 계산합니다.
  • 단면적 산정: 전류와 저항을 이용하여 필요한 단면적을 계산합니다.

3. 기타 고려 사항

  • 중성점 접지 방식: 중성점 접지 방식에 따라 중성선의 단면적이 달라질 수 있습니다.
  • 시스템의 크기: 시스템의 용량이 클수록 중성선의 단면적도 커져야 합니다.
  • 부하의 불평형도: 부하의 불평형도가 클수록 중성선에 흐르는 전류가 커지므로, 단면적을 충분히 확보해야 합니다.

중성선 단면적 산정 시 유의사항

  • 안전율: 계산된 단면적에 적절한 안전율을 적용하여 중성선을 선정합니다.
  • 규정 준수: 관련 전기 설비 기술기준을 준수하여 설계해야 합니다.
  • 전문가 상담: 복잡한 시스템의 경우 전문가와 상담하여 적절한 중성선을 선정하는 것이 좋습니다.

○41접지선 굵기 산정기초를 적용하여 아래 그림에서 변압기 2차측 중성점 접지선과 부하기기의 접지선의 최소굵기를 산정하시오

문제 분석 및 필요 정보

정확한 접지선 굵기를 산정하기 위해서는 다음과 같은 정보가 필요합니다.

  • 변압기 용량: 변압기의 용량은 단락전류를 계산하는 데 필요합니다.
  • 부하 종류 및 용량: 부하의 종류와 용량에 따라 흐르는 전류가 달라지므로, 접지선에 흐르는 전류를 정확하게 계산해야 합니다.
  • 시스템의 접지 방식: TT 접지, TN 접지 등 시스템의 접지 방식에 따라 접지선의 기능과 요구되는 성능이 달라집니다.
  • 관련 규정: 한국전기설비규정(KEC) 등 관련 규정을 참고하여 접지선의 굵기를 산정해야 합니다.
  • 주변 환경: 설치 환경, 온도, 습도 등 주변 환경에 따라 전선의 허용 전류가 달라질 수 있습니다.

일반적인 접지선 굵기 산정 방법

  1. 단락전류 계산: 변압기의 용량과 시스템 임피던스를 이용하여 단락전류를 계산합니다.
  2. 접지선에 흐르는 전류 계산: 단락전류와 부하 전류를 고려하여 접지선에 흐르는 최대 전류를 계산합니다.
  3. 허용 전압 강하 계산: 접지 저항과 전류를 이용하여 허용 전압 강하를 계산합니다.
  4. 표준 전선표 참조: 계산된 전류와 허용 전압 강하를 기준으로 표준 전선표에서 적절한 굵기의 전선을 선정합니다.

주의사항

  • 안전율: 계산된 단면적에 적절한 안전율을 적용하여 중성선을 선정합니다.
  • 규정 준수: 관련 전기 설비 기술기준을 준수하여 설계해야 합니다.
  • 전문가 상담: 복잡한 시스템의 경우 전문가와 상담하여 적절한 중성선을 선정하는 것이 좋습니다.

예시 (단순화된 경우)

만약 100kVA 변압기 2차측에 여러 개의 부하가 연결되어 있고, 시스템이 TT 접지 방식이라고 가정하면, 다음과 같은 절차로 접지선 굵기를 산정할 수 있습니다.

  1. 단락전류 계산: 변압기의 단락 임피던스를 이용하여 단락전류를 계산합니다.
  2. 부하 전류 계산: 각 부하의 용량을 합하여 총 부하 전류를 계산합니다.
  3. 접지선에 흐르는 전류 계산: 단락전류와 부하 전류 중 큰 값을 접지선에 흐르는 전류로 간주합니다.
  4. 허용 전압 강하 계산: 접지 저항을 예상하고, 허용 전압 강하를 기준으로 접지선의 저항을 계산합니다.
  5. 표준 전선표 참조: 계산된 전류와 저항을 기준으로 표준 전선표에서 적절한 굵기의 전선을 선정합니다.

주의: 위 예시는 매우 단순화된 경우이며, 실제 설계 시에는 더욱 복잡한 계산과 다양한 요소를 고려해야 합니다.

추가 정보

  • 변압기 2차측 중성점 접지: 일반적으로 변압기 2차측 중성점은 접지하여 시스템의 안정성을 확보합니다.
  • 부하기기 접지: 각 부하기기는 안전을 위해 반드시 접지해야 합니다.
  • 접지 저항: 접지 저항은 토양의 종류, 습도, 접지극의 종류 등에 따라 달라지므로, 정확한 측정이 필요합니다.
  • 전기 설비 기술기준: KEC 등 관련 규정을 참고하여 접지 설계를 수행해야 합니다.

그림 제공

만약 그림을 제공해주신다면, 더욱 정확한 분석과 답변을 드릴 수 있습니다. 그림에는 다음과 같은 정보가 포함되어 있으면 좋습니다.

  • 변압기의 종류와 용량
  • 부하의 종류와 용량
  • 접지극의 종류와 개수
  • 전선의 종류와 길이
  • 시스템의 배치도

●42접지설비 및 보호도체 선정방법에 대하여 설명하시오

1. 접지설비의 중요성

접지설비는 전기 설비의 안전을 확보하고, 인체 감전을 방지하며, 전자기적 장해를 최소화하는 데 필수적인 요소입니다. 적절한 접지 설계는 전기 시스템의 안정적인 운용과 장비 보호에 기여합니다.

2. 접지설비 구성 요소

  • 접지극: 땅속에 매설하여 전류를 땅으로 흘려보내는 도체입니다.
  • 접지선: 접지극과 접지해야 할 부분을 연결하는 도체입니다.
  • 접지체: 접지극의 접촉 면적을 넓히기 위한 물질입니다.

3. 보호도체 선정

보호도체는 전기 설비의 금속 외함 등을 접지하여 사람이 감전되는 것을 방지하고, 이상 전압을 땅으로 흘려보내는 역할을 합니다.

  • 단면적:
    • KEC(한국전기설비규정): KEC에서 정한 규정에 따라 보호도체의 최소 단면적을 선정합니다. 일반적으로 구리 2.5㎟ 이상, 알루미늄 4㎟ 이상을 사용합니다.
    • 계산에 의한 방법: 단락전류, 허용 전압 강하 등을 고려하여 계산하여 적절한 단면적을 선정할 수 있습니다.
  • 재질: 구리, 알루미늄 등 전기 전도성이 우수한 재질을 사용합니다.
  • 길이: 보호해야 할 대상까지 안전하게 연결할 수 있는 충분한 길이로 선정합니다.

4. 접지극 선정

접지극은 토양의 종류, 습도, 온도 등에 따라 적절한 종류를 선택해야 합니다. 일반적으로 사용되는 접지극은 다음과 같습니다.

  • 금속봉: 철봉, 동봉 등을 사용하며, 토양에 직접 박아 넣습니다.
  • 판상 접지극: 넓은 면적의 판을 땅속에 매설하여 접지 저항을 낮춥니다.
  • 대각선 매설 접지극: 여러 개의 금속봉을 대각선으로 매설하여 접지 면적을 넓힙니다.

5. 접지 저항 측정

접지 저항은 접지 시스템의 성능을 평가하는 중요한 지표입니다. 접지 저항 측정기를 사용하여 측정하며, 측정 결과가 KEC에서 정한 기준 값 이하이어야 합니다.

6. 접지 설계 시 고려 사항

  • 시스템의 종류: 저압, 고압, 특고압 등 시스템의 종류에 따라 접지 기준이 다릅니다.
  • 부하의 종류: 부하의 종류와 용량에 따라 접지 시스템을 설계해야 합니다.
  • 설치 환경: 토양의 종류, 습도, 온도 등 설치 환경에 따라 접지 시스템을 설계해야 합니다.
  • 법규: KEC 등 관련 법규를 준수하여 설계해야 합니다.

7. 접지 설비 유지 관리

접지 설비는 주기적으로 점검하여 접지 저항이 변화하지 않았는지 확인하고, 필요한 경우 보수를 해야 합니다.

○43중성선의 단면적 산정 시 고려사항

중성선 단면적 산정 시 고려해야 할 주요 요소

  1. 부하 전류:
    • 중성선을 통과하는 부하 전류의 크기는 가장 중요한 고려 사항입니다. 부하 전류가 클수록 중성선에 흐르는 전류도 커지므로, 단면적을 충분히 확보해야 합니다.
    • 불평형 부하의 경우, 중성선에 상당한 전류가 흐를 수 있으므로 이를 고려하여 단면적을 산정해야 합니다.
  2. 온도 상승:
    • 전류가 흐르면 도체는 열을 발생시키고, 온도가 상승하게 됩니다. 허용 온도 상승을 초과하면 도체의 수명이 단축되고 절연 파괴의 위험이 증가합니다.
    • 주위 온도, 도체의 종류, 설치 환경 등을 고려하여 허용 온도 상승을 결정하고, 이에 맞는 단면적을 선정해야 합니다.
  3. 전압 강하:
    • 중성선에 전류가 흐르면 전압 강하가 발생합니다. 전압 강하가 크면 부하에 공급되는 전압이 낮아져 모터의 토크 저하 등 성능 저하를 유발할 수 있습니다.
    • 허용 전압 강하를 기준으로 단면적을 산정해야 합니다.
  4. 단락 전류:
    • 단락 사고 발생 시 중성선에 흐르는 단락 전류는 매우 클 수 있습니다. 단락 전류를 견딜 수 있도록 충분한 단면적을 확보해야 합니다.
    • 단락 전류의 크기는 시스템의 임피던스, 보호 계전기의 설정 값 등에 따라 달라집니다.
  5. 기계적 강도:
    • 중성선은 기계적인 충격이나 진동에 견딜 수 있도록 충분한 강도를 가져야 합니다.
    • 설치 환경, 주위의 진동, 외력 등을 고려하여 적절한 단면적을 선정해야 합니다.
  6. 경제성:
    • 단면적이 너무 크면 비용이 증가하므로, 경제적인 측면도 고려해야 합니다.
    • 위에서 언급한 모든 요소를 종합적으로 고려하여 최적의 단면적을 선정해야 합니다.

중성선 단면적 산정 방법

  • 전압 강하법: 허용 전압 강하를 기준으로 단면적을 산정하는 방법입니다.
  • 온도 상승법: 허용 온도 상승을 기준으로 단면적을 산정하는 방법입니다.
  • 단락 전류법: 단락 전류를 기준으로 단면적을 산정하는 방법입니다.

관련 규정 및 표준

  • 전기설비기술기준: 전기설비의 설계, 시공, 운전 등에 관한 기술 기준을 규정하고 있습니다.
  • KS 규격: 전기기기 및 자재에 대한 KS 규격을 참고하여 단면적을 선정할 수 있습니다.
  • IEC 규격: 국제적으로 통용되는 전기기기 및 자재에 대한 규격입니다.

●44건축물에 시설하는 전기설비의 접지선 굵기 산정방법

접지선 굵기 산정 시 고려해야 할 요소

  • 전기설비의 용량: 설비의 용량이 클수록 더 큰 단면적의 접지선이 필요합니다.
  • 접지 저항: 접지 전극의 종류와 매설 환경에 따라 접지 저항이 달라지므로, 접지 저항 값을 측정하여 적절한 단면적을 선정해야 합니다.
  • 단락 전류: 단락 사고 발생 시 흐르는 단락 전류를 견딜 수 있도록 충분한 단면적이 필요합니다.
  • 온도 상승: 접지선에 흐르는 전류에 의해 발생하는 열에 의해 온도가 상승하므로, 허용 온도 상승을 고려하여 단면적을 선정해야 합니다.
  • 기계적 강도: 접지선은 외부 충격이나 진동에 견딜 수 있도록 충분한 기계적 강도를 가져야 합니다.
  • 경제성: 비용과 성능을 고려하여 최적의 단면적을 선정해야 합니다.

접지선 굵기 산정 방법

  1. 한국전기설비규정(KEC) 참고: KEC에서는 접지선의 굵기에 대한 기준을 제시하고 있습니다. KEC를 참고하여 설비의 종류, 용량, 설치 환경 등을 고려하여 적절한 단면적을 선정할 수 있습니다.
  2. 계산에 의한 산정: 접지 저항, 단락 전류, 온도 상승 등을 고려하여 계산식을 이용하여 단면적을 산정할 수 있습니다. 하지만 이 방법은 전문적인 지식이 필요하므로 전문가의 도움을 받는 것이 좋습니다.
  3. 시뮬레이션: 전기 설계 프로그램을 이용하여 시뮬레이션을 수행하여 적절한 단면적을 선정할 수 있습니다.

접지선 굵기 산정 시 주의사항

  • 접지선의 종류: 동선, 알루미늄선 등 다양한 종류의 접지선이 있으며, 각각의 특성이 다르므로 적절한 종류를 선택해야 합니다.
  • 접지선의 연결: 접지선은 견고하게 연결되어야 하며, 부식이 발생하지 않도록 적절한 접속 방법을 사용해야 합니다.
  • 정기적인 점검: 접지 저항이 변화할 수 있으므로 정기적으로 접지 저항을 측정하고, 필요한 경우 접지선을 보수해야 합니다.

●46중성점 접지방식 직접접지, 저항접지, 비접지

○47KS C IEC60364-4-41감전보호 근거한 비접지 국부등전위 본딩

●48통합접지의 설치요건과 특징, 건물 기초 콘크리트시공방법

○49공통, 통합접지의 접지저항 측정방법

○50.22.9[kV]주차단기 차단용량 520[MVA]일 경우 피뢰기의 접지선 굵기를 나동선과 GV전선으로 구분하여 선정

●51건축물에 시설하는 전기설비의 접지선 굵기 산정에 대하여 설명하시오

○52통합접지 시공 시 감전보호용 등전위본딩의 적용 대상물과 시설 방법에 대하여 설명하시오

접지방법의 결정

(목적에따른)
중성점 접지방법
유효접지와 비유효접지
유효접지의 조건과 만족범위
IEC 60364-3 배전계통의 접지
PEN, PEM, PEL

(형태에따른)
단독접지와 공용접지
구조체 접지설계 시 검토사항
통합 공통접지방식
등전위 본딩
접지선 접지봉
서지 침입시 접지극의 과도현상과 대책

접촉전압과 보폭전압

목차(접지선 접지봉)

접지선 접지봉

🌐V0928M243

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