스크랩 접지[개념,목적,종류,측정,대지저항,접지판,접지봉]|◎

[꿈의성전]

접지란 기본적으로 대지에 전기적 단자 (접지전극)를 접속하는 것, 즉 전기 성질을 이용하는 모든 회로 및 시스템의 기준전위를 대지와 전기적으로 접속하는 것으로 그 전위를 대지와 같은 전위 또는 전위차를 최소화 시켜 사람에 대해 혹은 전기, 전자, 통신기기 설비 상호간에 안전한 동작을 확보하기 위한 수단을 강구하는 것이다. 접지에 대한 일반적인 표현으로는 유럽에서는 Earthing, 북미에서는 Grounding이라고 한다.

접지저항 :
접지선 및 동봉 등 접지전극의 도체저항 + 접지전극과 토양과의 접촉저항 +접지전극 주위 토양의 저항

하나의 접지전극에 접지전류 I[A]를 흘리면 접지전극의 전위가 주변의 대지전위에 비해서 E[V]만큼 상승된다. 이때 전위 상승값과 접지전류의 비 E/I[Ω]를 그 접지전극의 접지저항이라 한다.

이 정의에는 두가지의 부대 조건이 있다 .
  접지전극에 접지전류를 흘리기 위해서는 별도로 또 하나의 접지전극을 대지에 박아야 한다 . 그리고, 이 두개의 접지전극 사이에 전원을 넣어 접지전류를 흘린다. 이 제2의 전극을 귀로전극이라 한다. 접지저항을 정의할 경우 귀로전극은 충부한 거리를 두고 박아서 그것이 주 접지전극에 주는 영향은 무시할 수 있도록 해야하며 전원은 직류로 하며 직류 전류에 의해서 발생하는 전기 화학적 현상은 무시한다.

   접지전극의 전위 상승은 무한거리를 기준으로 하여 측정한다 . 무한거리란 접지전류에 의해 전위가 변동되지 않는 점을 말한다. 즉, 통전 전의 상태가 변하지 않는 장소에서 측정되어야 한다는 것이다. 그림에 나타낸 바와 같이 전위 측정의 기준점을 접지전극에 너무 가깝게 잡으면 기준점 그 자체의 전위가 전류에 의해서 약간(ΔE) 상승되어 그 만큼의 측정 오차가 발생하게된다.

주요 목적
대지와 설비간의 전기적 접속을 통해 사람 및 전기설비 혹은 전기기기의 안전을 확보하며 , 전기 · 전자 · 통신 · 제어설비의 안정적 운용 확보하기 위함이다 .

..- 인축에 대한 감전 방지
..- 전력시설 , 전자 · 통신설비 , 건축물의 재해 방지
..- 낙뢰 , 과전압, 전류의 역류등으로부터 인명 및 시스템 보호
..- 전자기의 간섭 감소 및 정전기로부터 시스템 보호
..- 낙뢰 및 전원시설에서 발생되는 Surge에 대한 방전로 제공
..- 랙 및 함체내에서의 고주파 전위의 제거 및 감소
..- 고주파 전류의 평형 및 안저을 위한 전도체 제공
..- 대지에 대한 회로전위의 안정화

접지의 종류

접지의 종류	목적 및 용도	적용 예
보안용 접지	누전 또는 접촉에 의한 감전 방지	기기의 프레임 , 외함 등의 접지
	혼촉에 의한 감전 방지	변압기 2차측의 1선 또는 중성선의 접지, 전로의 접지
	유도 또는 이에 의한 감전 방지	케이블 금속 차폐층의 접지 , 정전차폐용 접지, 전자차폐용 접지, 전차선과 병행하는 금속 도선의 접지
	정전기 장해 방지	절연재 바닥의 고저항 접지 , 보안기의 접지, 배관 및 기기의 본딩
	뇌재해 방지	피뢰침 접지 , 피뢰기 접지, 피뢰도선 및 뇌차폐선의 접지, 가공지선의 접지
대지귀로이용 접지	보호계전기의 동작 확보	전원계통의 중성점 접지 , 지락 검출용 접지
	계측 장치의 동작 확보	송전선 코로나 손실 측정 회로의 접지 , 임피던스 측정용 브리지의 접지
	기준 전위의 확보	증폭기 , 컴퓨터, 전자 회로 및 외함의 접지, 내전압 시험기 의 접지, 접지저항 측정용 접지
	신호 전송 선로로의 이용	신호귀로용 접지 , 무선 통신용 안테나회로의 접지, 간이 통신회로의 접지
	급전 귀로로의 이용	직류 급전용 접지 , 전기철도, 전기로 접지
	전식 방지	지중 매설 금속 전극의 접지
	유도잡음 방지	시스템 접지 , 오실로스코프의 외함 접지, 차폐선의 접지, 임피던스 측정기의 접지, 전자기기의 차폐용 접지, 차폐실의 접지, 전자기기의 전원회로에 내장된 필터의 접지

접지 설계에 대한 시공이 완료되면 접지전극에 대한 저항을 측정하여야 하며 , 이 접지저항을 측정하는 것이 접지설계에서는 매우 중요한 과정이 된다. 아무리 시공을 잘 하였다고 하더라도 저항의 측정이 잘못되면 실패한 설계이거나 과장된 설계의 결과가 될 수 있기 때문이다. 따라서 정확한 접지저항의 측정이 필요한 것이다. 일반적으로 널리 사용되는 접지저항의 측정법은 교류전압 강하법과 전위 강하법으로써 여기에서는 전위 강하법에 대하여 알아본다.

전위 강하법의 측정에 Megger Det2/2를 사용예로 든다.

  먼저 접지체와 모든 접지선을 분리한다 .
  측정기의 단자에 각각의 리드선을 연결한다 .
    (P 1 , C 1 연결하여 접지전극에 접속, C 2 를 전류보조극에 접속, P 2 )전압보조극에 접속)
  접지체 매설 반대방향으로 보조전류극 (C 2 )과 보조전압극(P 2 )을 각각 설치하여 접지저항을 측정한다.
  접지저항 측정을 수 회 반복한다 .
  측정이 끝나면 모든 접지선을 접지체에 연결한다 .

전압 강하법의 구성은 위의 그램과 같으며 , 그림에서 E는 측정 대상인 접지전극이고, P, C는 측정용 보조전극으로 E로부터 적당한 거리에 타봉한다.(P : 전위 보조극, C : 전류 보조극) 접지저항의 측정도 일반적인 회로의 측정처럼 양 단자사이에 전류 (I)를 흘려주었을 때 나타나는 전압(ex)을 측정하여 저항값을 알아낸다.

대지는 도전성을 가지고 있으나 도전성 측면에서 “대지”를 정의하기란 내용이 복잡하고 어려운 일이다 . 실제로 여러 종류의 토양이 혼합되어 대지가 “접지저항”에 지배적인 영향을 준다는 것은 주지의 사실이다. 대지비저항이 낮은 지역일수록 낮은 저항값을 얻기 쉬으므로 접지 설계 ? 시공에 있어 접지전극 매설지점의 대지의 저항과 구조를 정확하게 알아내는 것은 중요하다 . 대지비저항의 정의를 살펴보면 측면길이 1m의 균일한 토질 정육면체 양쪽 표면간 측정저항으로 표시단위는 Ω -m이다.

대지저항률은 기후 , 온도, 습도 및 주위환경의 조건에 따라 변화한다[토양의 종류, 토양에 용해된 화학 물질의 종류 및 농도, 수분의 양, 온도, 토양의 구성입자 크기와 분포, 깊이에 따른 압력과 조밀도].

토양의 종류
 토양은 구성하는 성분 , 입자 크기, 분포, 균질성, 조밀도에 따라 대지의 전기적 성질도 다르다. 토양의 종류에
  따른 저항률은 아래 표와 같다.

접지의 종류	대지 저항률 (Ω . m)
점토질 (논, 습지) 점토질 (밭) 점토질 (산지) 암반지대 (산지) 자갈 및 옥석 (해안지대) 모래 (해안지대)	5～150 5～200 200～2,000 2,000～5,000 1,000～5,000 50～100

일본 중국전력 기술연구소 (79.5.30 ～ 84.1.30) 조사

수분의 영향
수분에 함유된 전해질 이온의 이동에 의해 수분이 포함된 토양의 저항률은 저하된다 . 토양의 종류에 따라 차이는 있지만 수분의 함유량이 15[%]이하에서는 급격히 대지저항률이 감소하고 그 이상에는 완만함을 알수 있다.

온도의 영향
금속은 온도가 높아질수록 저항률이 증가하는데 비해 반도체나 전해질의 저항률은 감소한다 . 토양에 함유된 수분도 전해질이므로 온도가 증가할수록 저항률은 감소한다. 토양에 함유된 수분의 동결온도이하～수분의 증발온도 사이에서는 온도가 높아질수록 저항률이 감소하게 된다.

화학성분의 영향
토양에 전해질이 다량 유입되면 이온의 증가에 따라서 대지저항율이 낮아지게 된다 .
토양은 염분 , 산, 알카리등 화학물질의 양이나 조성에 따른 영향을 크게 받는다.
예전의 접지저항 공사시 접지저항의 저감에 소금이나 화학물질을 함유한 저감제를 이용하여 접지저항을 저감하는 방법이 있었다 .

계절의 영향
대지저항률은 토양에 함유된 수분 및 온도 등에 영향을 크게 받으므로 , 온도와 수분에 영향을 미치는 계절이 변하면 대지저항률도 변하게 된다. 대체적으로, 기온이 낮고 건조한 겨울철에 대지저항률은 높으며 기온이 높고 습한 여름철에 낮게 된다.

표면에서 깊은 심층까지 동일한 토질로 이루어진 단층 구조의 대지는 거의 없으며 , 다양한 지층 및 지형으로 이루어진 경우가 허다하므로 대지표면에서 심층까지 대지저항률을 정확하게 측정할 필요가 있다. 대지저항 측정방법에는 2전극법, 4전극법, 접지저항계를 이용한 간이측정법등 다수가 있으나 여기에서는 정확도가 타 측정방법보다 우수하다고 소개된(문헌 ? 책자 ) Wenner의 4전극법을 대하여 알아본다.

Wenner 의 4전극법
1915년 Frank Wenner가 발표한 4개의 전극을 직선상으로 동일한 간격으로 배치하는 방법으로 현재 대지저항률의 측정방법으로 가장 많이 사용되고 있다.

측정 원리
전류를 접지전극에 유입시켜 대지저항률을 측정하는 경우 측정용 전류가 대지를 침투한 깊이까지의 대지저항률의 평균값을 얻게 된다 . Wenner 4전극법 전극 배치는 아래 그림과 같으며, 전극 C1 과 C2 사이에 전원을 접속시켜 대지에 전류를 흘려 보내면 P1 과 P2 사이에 생긴 전위차가 발생하는데 이 전위차 측정값을 대지에 흘려보낸 전류[I]값으로 나누면 접지저항값 R[Ω]을 구할수 있으며, 전극간격을 a[m]라 하면 대지저항률 ρ[Ω ? m]는 다음식으로 구할수 있다.

   ρ =2πaR

측정 리드선이 직선상으로 충분히 설치될수 있도록 넓은 측정 대상부지를 선정한다 .(전력선, 전철 주변을 피함)

측정기를 중심으로 일적선상에 보조전극 4개(C1, P1, P2, C2)를 지표면에 등간격(a = 1m)으로 타입한다.

각 보조전극의 리드선을 측정기의 입력단자에 연결한다 .
측정기를 이용하여 저항값 R를 측정한다.

전극간의 간격 “ a"를 2, 4, 6, 10, 15, 20, 30, 50m에 대해서 같은 방법으로 반복하여 측정한다.
측정된 값 R을 대지비저항 측정용지에 기입한다.

접지판,접지봉

접지판 완성품 사진
측면 상세 사진	중앙부 상세 사진
접지선과 슬리브 압착 상세	접지판 아답타(슬리브)

접지봉 완성품 사진
리드 단자대 상세	접지봉 측면 상세
리드 단자대 볼트 상세	접지봉 표면 외관 형상