[2008년 제3호] 접지의개요(2)
작성자 관리자등록일 2008-12-02조회 31968
※총2회연재물입니다.
기계기구의 구분에 따른 접지 공사의 적용
(내선규정 140-2 표 1-15)
| 기 계 기 구 의 구 분 | 접 지 공 사 |
| 400V 미만의 저압용 | 제 3종 접 지 공 사 |
| 400V 이상의 저압용 | 특 별 제 3 종 접 지 공 사 |
| 고압용 또는 특별고압용 | 제 1 종 접 지 공 사 |
접지공사의 종류
접지 설치의 수명은?
구리연선(단면적14SQ,1.6mm 7가닥 꼬음)자연 침식에 의한 경년변화
| 매설년수(년) | 사이즈변화(mm) | 계산 단면적(SQ) |
| 10 | 7/1.44 | 11.4 |
| 20 | 7/1.28 | 9.0 |
| 30 | 7/1.12 | 6.9 |
| 40 | 7/0.98 | 5.1 |
동의 부식당량 : 1.0931(g/A.s) 강철의 부식당량: 1.2366(g/A.s)
1980년 이전 시설한 접지는 접지극에 연결한 전선 및 접속부의 부식정도를 점검 요함.
접지인하 도선 및 접지극에는 접지전류의 방출로 부식이 진행되기 때문에 매년 정기 점검으로 확실한 접지저항을 유지하여, 접지도선 및 접지시스템의 전위상승을 억제하여 시스템 및 인명사고를 방지 해야한다.
중요한 것은 설계에서부터 안정적인 접지설계를 반영하여야 완벽한 접지를 수행하며 아울러 고가의 첨단장비를 보호하고,인명사고를 방지하며, 효율적인 장비운용이 된다.
접지 종류
| 보안용 접지 (강전용 접지) |
인명과 설비의 안전을 목적으로 한다. |
| 기능용 접지 (약전용접지) |
전자.전기 장비나 시스템의 안정적인 운용을 목적으로 한다. |
| 형태별 접지 |
단독접지,공용접지 |
| 배전 접지 |
고압과 저압의 혼촉에 의해 발생하는 재해를 예방하기 위해 변압기 2차측(중성선)에 설치 한다. 주로 고압 수.변전설비시 시설한다. |
| 기기접지 |
일명 Frame 접지라 하며 기기의 외함,철가에 하는 접지를 말한다. 기기의 절연이 파괴되어 노출된 금속제로 전류가 흘러 감전되는 사고를 방지 하기 위함이다. |
| 정전기 방지 접지 |
장비내에 축적된 정전기를 대지에 방전 시키지 못하면 기기에 내장된 IC나 UNIT에 장해 및 파손을 입힌다. 기기를 보호하고 안정적 장비 운용을 확보하기 위해서 정전기 방지용접지의 중요성이 강조된다. |
| Noise(잡음)방지 접지 |
전자장치에 의해 발생된 고주파나 저주파 에너지의 영향을 받아 기기의 오동작를 일으키는 장해를 방지하기 위한 접지를 말한다. |
| 등 전위(공용)접지 |
현대 장비는 첨단의 IC를 사용하기에 서지전압이나 Noise 전압에도 손상되기 쉽기 때문에 장비나 시스템간의 전위차를 없애 이를 방지하기 위해 모든 기기를 등 전위 구성 해야한다. 참고로 장비간 전위차가 발생하면 한쪽장비가 손상을 입을수 있다. |
| 단독 접지 |
각 접지공사별 접지저항치를 규정에 맞게 시설유지를 말한다. 특히, 피뢰설비의 접지공사는 타 접지와 20M이상 이격 시설하여 타 기기와 전위차가 발생 하지 않도록 하여야 한다. |
| 참고 |
위의 모든 접지는 정확한 접지가 된 경우이며, 확실한 접지극 공사가 안된 상태에서는 상기 내용의 접지를 한다 해도 실효가 없다. 따라서 접지극,접지시스템의 중요성을 다시한번 강조한다. |
| 의료용 접지 |
한국산업안전 보건법에서 규정한 접지공사 시설기준을 참고한다. |
| 피뢰 접지 |
낙뢰는 뇌운속에서 전하의 축적에 따라 그 바로 아래의 지표면에는 운저 전하와 역극성 전하가 유기되므로 양자간 전계강도의 증가로 공기 절연 파괴 내력을 넘으면 양자 사이에 불꽃 방전이 발생하고 이른바 낙뢰(대지 뇌격)가 발생한다. 이런 낙뢰로 부터 피해를 방지하기 위한 피뢰침을 설치하는데 구성요소중 피뢰침(수뢰부),피뢰 인하도선,접지극으로 구성되는데 그중 접지극을 대지에 시설하는 접지설비 를 피뢰접지라 한다. |
| 회전구체법 (Rolling Sphere Method) |
뇌전류 크기에 따른 보호범위를 3차원적 개념으로 해석한 것으로 뇌격거리로 보호범위를 설정한다. |
| 뇌서지 보호설비 |
내부에 설치된 첨단통신시스템,계측장비,컴퓨터등 약전설비는 낙뢰로 인한 뇌전류나 뇌서지에 피해를 받기 쉬우므로 장비 및 인명의 보호와 안정적 장비운용을 위해서는 서지보호기(Surge Protector) TVVS (Transient Voltages Suppression)를 설치 해야한다. GOON SYSTEM에서는 최신의 서지보호기와 TVVS(피뢰탄기반)를 설치한다. |
접지 종류별 특성비교
PGS-BPR.PGS-ANT 접지의 장단점
| PGS-BPR PGS-ANT |
단 점 | 장 점 | 적 용 장 비 |
|
PGS공법 -BPR -ANT |
1)BPR-I형(직선봉) 시공시 천공장비 사용 2)BPR-L형 및 ANT형은천공장비 필요 없음 |
1)온도,습도 등의 외부환경에 영향이 거의 없음 |
1)고 신뢰성 및 정밀 장비에 적합. 2) 매우낮은 안정적인 접지저항이 요구되는 곳에 적합함. 3)대지 저항률에 크게 관계없이 적절한 사용. 4)컴퓨터, 전산장비 정밀 계측장비실. 첨단 통신 장비, 유선 이동전화 교환. 기지국. |
참고로 PGS-BPR/ANT 형 접지 공법은 PCS광케이블 전송선로 지지선 접지나 기지국, 중계기 접지에도 사용할 때 낙뢰, Noise방지및 기종 건물의 접지 보수 공사시 시간과 비용을 절감 할 수 있다.
일반 접지봉(Drive Rod)의 장단점
| 접지봉 | 단 점 | 장 점 | 적 용 장 비 |
|
일반접지봉 |
1)온도, 습도, 기후 등의 외부 환경, 계절의 영향을 크게 받음 2)시공 공간이 넓고 낮은 접지저항을 얻기 어려움 3)수명이 짧다(5년이내) 4)시간 경과후 보수, 재시공 필요함 |
1)초기 시공비가 저렴함 2)작업이 비교적 단순함 3)낮은 대지 저항률에 적합 |
1)4-5년 이내 시 및 보수 요함 2)범용 장비에 적용 |
망상(Mesh unding)의 장단점
| Mesh | 단 점 | 장 점 | 적 용 장 비 |
|
망상 접지 |
1)초기 시공비가 비쌈 2)높은 대지저항률에 적합 3)넓은 시공장소가 필요함 4)작업이 어려움 5)시간 경과후 보수, 재시공 보강이 필요함. |
1)온도, 습도 기후 등의 외부환경에 영향 적음. 2)수명이 비교적 김. |
1)공장, 대형빌딩, 플랜트 등에 적합. 및 보수 요함 2)유지보수 불가능 |
참고:신축 대형빌딩은 망상 접지와 PGS접지공법을 사용하면 안정적 접지시스템이 된다.
유.무선 교환국 및 기지국,중계소는 PGS공법을 사용하면 안정적 접지성능을 발휘한다.
첨단 전자장비 즉 전산실,계측장비,실험 연구소등에는 장소관계상 PGS공법이 적합함.
피뢰(P급)설비 접지극의 보수에는 PGS-BPR,ANT형을 권고한다.
도심의 작업공간이 좁고 Noise나 유도전류로 부터 영향 받기쉬운 전자 계측장비나 통신장비에는 PGS접지공법을 권합니다.
PGS공법은 IEEE, NEC, ITU-T(CCITT),IEC의 접지 기술 권고안과 규정에 적합하며, 동일한 접지시스템 이다.
시공시 유의 사항: 낮은 접지저항값이 잘나오지 않을시 변칙으로 불안정한 수도관이나, 가스관,휀스 등에 연결하는 접지 공사는 저항값는 나오지만 접지 역활은 하지못해 낙뢰나 서지전압, 노이즈발생, 유도전류 발생의 원인이 되며,위험을 초래한다.
전력접지 공사표
| 접지종형 | 접지저투지 | 접지공작물 | 접지선의 굵기 | 접지극 |
| 제1종 | 10Ω이하 | 접지모선 및 피뢰기 고압 및 특별고압기기의 철대, 금속제외함, 특별고압계기용 변성기의 2차측전로, 방등회로가 고 300V를 넘는 저압이고 동작전류가 1A를 넘는 방전등 기구의 금속부분 |
14㎟이상 5.5㎜이상 |
|
| 제2종 | 150/ΩI1 이하 I1은 1선지락전류. 단, 측 또는 소요저항치를 전기공급자와 협의결정한다 |
1상의 변압기합계용량 5kVA이하 | 5.5㎟이상 | |
| (100V의 경우) 10kVA이하 | 8㎟이상 | |||
| (100V의 경우) 20kVA이하 | 14㎟이상 | |||
| (100V의 경우) 40kVA이하 | 22㎟이상 | |||
| (100V의 경우) 60kVA이하 | 38㎟이상 | |||
| 인입선 14㎟이하 인입구접지 | 5.5㎟이상 | |||
| 인입선38㎟이하 인입구접지 | 8㎟이상 | |||
| 인입선100㎟이하 인입구접지 | 14㎟이상 | |||
| 인입선250㎟이하 인입구접지 | 22㎟이상 | |||
| 인입선250㎟초과 인입구접지 | 38㎟이상 | |||
|
특별 제3종 |
10Ω이하 | 300V 넘는 저압용기기의 철대, 외함, 금속관공사의 고압옥 측에 전선로의 관, 경질비닐공사 에 의한 고압옥내배선의 금속제 풀복스등 |
제3종과 동 | |
| 제3종 | 100Ω이하 | 저압전동기의 자기이외의 공철 대, 배관등 설비로서 과부하차단 기가 |
||
| 3.7 kW이하 50A이하 | 2.0㎟이상 | |||
| 7.5 kW이하 100A이하 | 5.5㎟이상 | |||
| 15 kW이하 200A이하 | 14㎟이상 | |||
| 37 kW이하 400A이하 | 22㎟이상 | |||
| 600A이하 | 38㎟이상 |
통신접지 공사표
| 접지를 하는 기기 | 접지저투지 | 접지선 굵기 | 비고 | 접지극 | |
| 전화교환기의양극 | 2000회선이하 | 10이하 | 14㎟이상 | 전화교환기의 통신용 |
접지극은 판형, 변형, 관형등의 동 또는 동피복 강 제의 접지극을 사 용한다 |
| 1000회선이하 | 6이하 | ||||
| 1000회선초과 | 4이하 | ||||
| 본배선관의 보호장치 | 10 이하 | 14㎟이상 | |||
| 인입선의 보안기, 안테나피뢰기, 확성용증폭기 현수선, 보호망,전원 |
100 이하 | 2.0㎟이상 | 보안용 | ||
| 소방직통M형발생기 | 50 이하 | 2.0㎟이상 | |||
공사별 접지공사 시공방법
일반사항
접지공사는 전기공사 중 중요한 공종이며 대부분 공사초기에 접지극 혹은 접지봉을 부설하여야 한다. 접지극이나 접지봉의 분류방법으로는 목적에 의한 분류, 시공법에 의한 분류로 크게 나눌 수 있으며 공사별 분류에 의한 접지공사 시공법이 다를 수 있다.접지공사의 주요자재는 접지봉, 접지판, 화학적 저감제, 접지선, 나동선, 접지단자함 등이 필요하며, 접지극 시공 후 규정된 접지 저항치를 측정하기 위한 접지 tester를 준비하여야 한다.
가.접지극의 매설방법
1) 보통 지하 75㎝이하로 매설하나, 최하 동결방지층 이하로 매설하는 것이 바람직하다.
2) 지하 75㎝부터 2m이상 까지의 접지선은 합성수지관 또는 이와 동등한 절연효과와 세기를 갖는 전선관으로 보호하여야 한다.
3) 접지선은 절단될 우려가 없는 장소에 부설한다.
4) 접지극판은 일반적으로 수직 매설하는 것이 바람직 하다.
5) 복수의 접지극을 시설하는 경우 접지극 상호간을 2m이상 이격하는 것이 바람직하다.
6) 접지저항의 측정을 용이하게 하기 위하여 점검이 용이한 곳에 접지단자함을 시설하는 것이 좋다.
나. 접지극의 매설시기
접지 시공 시점은 토목공사의 오·배수 관로, 지역난방 및 도시가스 배관 등과의 시공시 마찰을 피하기 위하여 건축구조물 거푸집 제거 후 되메우기 전에 GL-3m 정도의 깊이에 먼저 시공함이 바람직하다.(수변전설비에 시공되는 접지는 모두 4개로서 표준 설계도의 유효간격을 유지하면서 정확히 시공하기 위하여는 18m×4m의 넓은 면적이 필요하다)
다. 매설 위치 및 방법
1) 매설 위치는 가능한 습기가 있는 장소로서 가스, 산 등에 의한 부식의 우려가 없어야 한다.
2) 접지선, 접지봉은 원칙적으로 유효간격을 유지하면서 표준도에 의거 시공하여야 하나, 지장물 등에 의하여 불가능할 경우 접지봉간의 거리를 2m 이상 유지하면서 일직선상에 다중접지한다.
라. 접지배관
1) 접지 배관을 GL 상부에 조인트 박스를 설치하고 조인트 박스를 거쳐 접지단자함에 이르도록 시공하여 배관을 통한 누수를 방지한다.
2) 접지선의 배관이 끝나는 부분에서 수절단자 처리하여 전선의 모세관 현상에 의한 누수를 방지한다.
마. 접지선 연결
자재의 부식에 따른 접지극의 수명단축을 예방하기 위하여 접지봉은 전선 일체형을 사용하되 일체형이 없을 경우 동봉과 접지선을 바인드선으로 묶고 납땜 처리하며(클램프 사용금지), 접지선 상호간의 연결은 동관 슬리브를 사용하거나 전선 접속방법에 의하여 접속한다.
바. 시험용 접지단자
1) 전기실 옥외에 설치되는 접지군으로부터 5∼10m 간격으로 L1, L2 단자를 설치한다.
2) 접지단자는 접지군으로부터 직각 방향으로 설치하는 것이 바람직하다.
사. 접지단자함
접지단자 결선은 접지측은 하부, 피뢰침측은 상부에 결선하여 최단거리로 시공한다.
아. 접지저항 저감방법
아파트 단지가 고지대나 구릉지에 위치함에 따라 접지 저항치가 규정값 이하로 나오지 않는 지역을 대지
저항률이 1,000 Ω·m를 넘는 고저항률 지대라고 한다. 이러한 경우에는 특별한 방법을 채택한다.
1) 접지방법 개선
① 접지봉의 수를 늘려 병렬 접지한다.
② 접지봉의 길이를 길게 한다.
③ 접지봉의 매설심도를 깊게 한다.
2) 심타법의 사용
소정의 접지저항치를 얻을 때까지 접지극을 깊이 박는 방법
3) 망상(메시) 접지극 사용
4) 저감제의 사용
① 벤토나이트
② 식염, 염화칼슘, 탄산소다
③ 유산마그네슘, 유산 등, 암염자. 사진촬영
접지공사는 터파기 후 작업관경, 접지봉 매설 및 결선 후 사진 촬영하여 보관한다.
접지공사의 종류
■ 접지목적에 따른 분류
1) 단독접지 공사: 접지공사의 종류별로 개별적인 접지방식
2) 공용(등전위)접지공사: 모든 종류의 접지공사를 병렬로 연접하여 접지 사고시 전위상승을 억제하는 접지방식
■ 접지 시공법에 의한 분류
1) 병렬접지 :
접지봉 매설법 : 접지봉의 규격은 10Ø, 12Ø, 14Ø, 17Ø, 19Ø 등이 있으며 이는 접지 저항치는 깊이 매설할수록 접지봉의 지름이 굵을수록 저감되며, 규정된 저항값이 나오지 않을 경우 다수의 접지봉을 병렬로 연접하여 사용하는데 편리하다. 그러나 접지봉의 선단이 수분이 많은 층에 닿으면 갑자기 접지 저항치가 저하하는 수가 있다.
접지판 매설법 : 좁은 면적에서 원하는 접지 저항치를 얻는데 유리하고 접지봉보다 허용전류나 접지 저항치 등이 좋으며, 접지극을 병렬접속하여 사용하면 효과가 좋다. 단점으로는 터 파기의 인력투입이 많아질 수 있다.
2) 메쉬 공법
3) 방사상 메쉬 공법
4) 화학적 저감법
5) 심타법
■ 공사별 분류
구내 변전실의 접지공사
피뢰침 벌비의 접지공사
동력설비의 접지공사
가로등의 접지공사
맨홀의 접지공사
의료용 접지공사
통신용 접지공사
접지 시스템유지관리
공사가 완료된 접지시스템은 정기적인 점검과 관리가 수행되어야 한다
접지에는 많은 노이즈전류,서지전류가 지속적으로 유입되기 때문에 접지극과 접지선을 부식하고 손상 시키고, 토양과의 전식반응 때문에 접지시스템이 손상된다.
컴퓨터,통신장비,계측장비가 손상된 접지시스템에 연결되어 있으면 강한 노이즈전류나 서지전류 에 의해 장비가 파손되고 안정적 장비운용에 방해가 된다.
특히 1980년대 이전 접지설비는 반드시 점검이 요구된다.
간단한 사전점검으로 고가의 장비와 인명을 보호하는 주의가 요구된다.
| 항목/내용 | 점검내용 | 점검장비 | 확인사항 |
| 접지저항측정 | 정기적인 접지저항측정: 년2회 접지전류 측정 |
접지저항 측정기 전위차 측정 클램프 온 측정 대지저항률 측정기 멀티 측정기 |
IEEE,NEC ANSI 규격의 측정기 |
| 접지함관리 | 단자연결상태 접지선 연결상태 | ||
| 접지 배선 | 배선의 단락상태 슬리브 접착상태 배선 부식상태 외부서지, 노이즈 유입경로 | ||
| 외부환경 | 건물/시스템 증설 외부환경 변화 접지체 제거/손상 | ||
| 운용시스템관리 | 운용시 문제점 기록 관리 |
컴퓨터 접지프로그램 사용한 접지시스템 설계
1)대지저항률 분석
4-점 웨너법(4-Point Wenner Method)에 의해 측정된 대지저항률 데이터를 컴퓨터
분석 프로그램에 입력하여 정확한 토양의 지질구조를 분석한다.
1)수평다층 지질구조 2)수직다층 지질구조 3)지수함수형 지질구조 4)타원형의 지질구조
2)접지전극 설계 시뮬레이션
1)토양에 접촉하는 접지전극을 세분화 하여 접지저항을 계산.
2)접지 전극간의 상호작용을 분석하여 접지저항 계산.
3)세분화된 접지전극의 누설전류를 계산.
4)전체 접지전극을 통한 대지전위 경도의 분포 계산.
5)접촉전압,보폭전압 특성을 계산.
6)현장과 거의 유사한 환경을 통한 접지설계가 가능.
7)설계 및 시공오류를 최소화 하여 비용과 시간의 낭비를 최소화 한다.
3)PGS(군시스템의 Perfact unding System)의 PGS-BRP,PGS-ANT 접지극 안내.
1) 국내 유일의 무공해 습기생성 발생 접지시스템(PGS-BPR공법).
2)완전한 자체 수분 흡수 및 유지 시스템.
3)가을,겨울등 건조한 기후에도 관계없는 고안정성 접지성능 유지.
4)접지봉(기존 동봉) 10개이상의 절감 효과와 7배이상의 긴 수명.
5)시간이 경과 할수록 접지저항 감소로 성능 향상됨.
6)확실한 성능의 접지효과로 특히 통신,전사, 계측장비 접지로 Noise감소,우수한 통화 품질.
7)안전하고 우수한 피뢰접지(Lightning Protection),낙뢰서지 방지에 효과적이다.
8)좁은 도심의 공간에서도 안정적인 접지저항 확보한다.
9)접지수명 50년 이상으로 관리비가 저렴하다.
10)접지극을 통한 신속한 서지전류,노이즈 전류방출,접지선 전위차 극소화 하여 등 전위구성
4)일반 접지봉 시공방법.
1) 시공위치 폭 50cm , 깊이 75cm 이상 터파기하고, 2)일반봉을 햄머로 때려 박음.
3) 접지봉의 간격은 접지봉 길이의 2배이상 이격한다.
4) 봉과봉을 나동선 이용한 압착슬리브접속함. 5)외부접지선(GV)을 나동선과 접속함.
6)시공위치 되메우고 마무리 한후 7)접지저항을 측정하고 기록한다.
5)일반 접지봉의 문제점.
대지의 토양과 직접접촉하여 자연부식하고,접지봉통한 접지전류로 인한 화학적 전기 분해 반응으로 접지봉 손상된다. 이로인해 접지봉은 4-5년내 완전 파손(접지기능상실).
건물구조체 대용접지
철골.철근 콘크리트 구조 건축물의 지하부 하층 구조를 접지전극의 일부로 활용 하는 것은 미국의 "H.G. Ufer"가 제창하였고 Ufer전극접지,Ufer Electrode"라 한다.
Ufer전극접지의 문제점은 접지도선에 많은 노이즈 전류와 서지전류가 유입되고 ,방전되는 과정에서 철골 구조체의 하부에 전식의 발생이 심화되며, 서지전류로 콘크리트의 균열이 발생 할 수 있으므로 신뢰성과 안전성 문제가 제기된다.
건축물 하부에 안정한 접지시스템을 시공 구축하고 철골 구조체 접지전극의 효과는 안전과 접지저항의 여유분으로 활용 하는 것이 건물내부의 인명과 시설물을 효과적으로 보호하도록 하는 것이 올바른 접지방식이라 생각한다. 이와 같이 철골.철근 구조체 접지를 공용하면 건물 전체를 등 전위 구성 하는데 효과적이라고 판단된다.