용어
“접지전극선(Grounding electrode conductor)”이라 함은 접지전극과 접지선 또는 중성선을 연결하는 도체를 말한다. 접지전극을 단독으로 설치하는 경우에는 접지전극에서 다른 접지선을 접속하는 점까지의 도체를 말한다.
“접지전극”이라 함은 피접지물과 대지를 전기적으로 접속하기 위하여 지중에 매설한 도체를 말한다.
"대지저항률”이라 함은 접지전극 주위 대지의 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타내는 상수로서, 토양의 단위입방 미터당의 고유저항을 말한다.
“단독접지”라 함은 큰 전류를 흘리거나 정밀을 요하는 전자기기 등에서 기기 별로 접지하는 것을 말하며, 피뢰침, 전산실 등에 쓰이는 방식이다.
| 접지저항 계산 |
접지저항 계산서는 구역 내 접지 계통의 안정성 및 신뢰성 확보를 위한 접지 저항 값을 얻는데 목적을 둡니다. 접지계산서는 허용요구 저항값 보다 낮게 설계되었다는 것을 증명하는 것으로써 화관법의 유해관리계획서, 산안법의 PSM, 제조업유해위험방지계획서, 고압가스안전관리법의 SMS, 기술검토서, 위험물안전관리법 인허가 등의 기본적인 제출서류입니다.
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접지 저항 계산
1 주 접지망 (허용 요구저항 : 3Ω 이하)
| 주 접지망 * 허용 요구저항 : 3Ω 이하 |
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Niemann식 (IEEE std.80-2000) R1 : Grounding resistance ρ : 대지저항률-Soil resistivity (Ω-m) A = 접지면적-Ground area (m2) L = 전극길이-length of grounding conductor (m) |
2 단독 접지 (허용 요구저항 : 10Ω 이하)
| 단위 접지봉 접지 저항 계산 | |
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IEEE std.142-2007, Table 4-5 ρ : 대지저항률-Soil resistivity (28.3Ω-m) L : 전극길이-Length of ground rod (2.4m) r : 전극반지름-Radius of grounded rod (m) |
| 전체 접지봉 접지 저항 계산 | |
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η : Group factor 1.29 *IEEE std.142-2007, Table 4-6, ATTACHMENT #2) n : Number of ground rods (6) |
| 합성 접지 저항 계산 | |
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| 접지 계산의 근거자료 |
1 접지종별
전기설비기술기준 에 관한 규칙에 따라서 아래의 내용에 의한다.
| 접지의 종류 | 저항값 | 시설구분 |
| 제 1 종 (E1) |
10Ω이하 | - 고압이상기기 및 외함 - 특고압계기용 변성기 2차측 - 피뢰기 |
| 제 2 종 (E2) |
150V/I Ω이하 (1:1선지락전류) | - 변압기 2차측 중성점 |
| 제 3 종 (E3) |
100Ω이하 - 400V이하 기기 외함 | - 고압계기용 변성기 2차측 |
| 특별 제 3 종 (Es3) |
10Ω이하 | - 400V초과의 저압용기기 외함 |
2 대지(토양)의 고유저항
혼합도
| 흙의 종류 | 고유저항 [Ω.m] | ||
| 최저 | 최고 | 평균 | |
| 재, 석탄재, 소금기나 폐물이 섞인 흙, 점토, 진흙 | 5.90 3.40 |
70.00 160.00 |
23.70 40.60 |
| 위와 같으며 모래, 자갈이 섞임, 자갈, 모래, 돌(소량의 점토 또는 찱흙섞임) | 10.20 59.00 |
1,350.00 4,580.00 |
158.00 940.00 |
토양(흙)
| 흙의 종류 | 고유저항 [Ω.m] | 흙의 종류 | 고유저항 [Ω.m] |
| 소지의 흙 | 2.00 ~ 3.50 | 아 암 | 50.00 ~ 500.00 |
| 점 토 | 4.00 ~ 150.00 | 모래섞인 자갈 | 50.00 ~ 500.00 |
| 백 아 | 60.00 ~ 400.00 | 암 석 | 1,000.00 이상 |
| 모 래 | 90.00 ~ 800.00 |
접합계수 (K)
| 간격(m) | 0 | 0.5 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 깊이(m) | ||||||
| 0.61 | 2.00 | 1.20 | 1.11 | 1.05 | 1.03 | 1.01 |
| 1.52 | 2.06 | 1.35 | 1.20 | 1.15 | 1.10 | 1.05 |
| 3.05 | 2.04 | 1.36 | 1.25 | 1.17 | 1.12 | 1.07 |
※ 접지극 간격이 10m를 넘으면 K값은 1.0을 적용한다.
2 접지 설계 조건
| 접지봉 | COPPER CLAD STEEL ROD. Φ19mm x 2400L 임 |
| 접지선 | 95mm2 BARE COPPER(B.C) & 녹색 PVC 절연 연동 전선(G.V) 임. |
| 대지 고유 저항 | - METREL(MI-2124) 장비에 의한 측정값 : 28.3 [Ω.m] (average) - 연산식 : ρ=2𝞹aR [Ω.m] 여기서, α : 측정봉 간격 [m] ρ : 장비 측정값 [Ω.m] 대지 저항 R = ρ/2𝞹a = 28.3/2𝞹a = 4.5 [Ω] (a = 1m 기준) |
| 접지 방법 | 주 접지망 : MESH GRID에 접지봉을 TRIAD 방식으로 연결하여 분산 설치 함. 단독 접지 : 접지봉을 TRIAD 방식으로 연결하여 주 접지망에 연결하지 않고 별도 접지 SYSTEM으로 구성. |
| 접지 저항 | 주 접지망 : 3Ω 이하 단독 접지 : 10Ω 이하를 유지토록 한다. |
| 접지 설비 |
1 접지기준 : 접지 설비는 전기 설비 기술기준 및 산업안전기준에 관한 규칙을 준용하는 외에 다음 각항에 의한다.
2 접지선의 종류 : 접지용 전선은 BARE COPPER 및 녹색 PVC 절연 연동 전선을 사용한다.
3 접지선 크기 : 설계도를 기준으로 하고, 설계도에 언급이 없는 경우 다음의 기준으로 적용한다.
| 전동기 접지 7.5KW까지 | 6 mm2 | 메인 접지망 (MAIN GROUNDING LOOP) |
BC 95mm2 |
| 전동기 접지 22KW까지 | 10 mm2 | 전기실내 기기 외함 접지 | 35mm2 |
| 전동기 접지 45KW까지 | 16 mm2 | 변압기 중성점 | 70 mm2 |
| 전동기 접지 95KW까지 | 25 mm2 | 동력 및 조명 분전반 | 16 mm2 |
| 전동기 접지 110KW까지 | 35 mm2 | 현장 조작반 | 35 mm2 |
| 전동기 접지 150KW까지 | 50 mm2 | 구조물 및 탱크 접지 | 50 mm2 |
| 전동기 접지 150KW초과 | 70 mm2 | 케이블 트레이 또 게이블 닥트의 접지 (BONDING) | 25 mm2 |
| 기기의 정전기 접지 | 35 mm2 |
접지선의 굵기 선정
접지선에 지나치게 큰 전류가 흐르면 주울 열에 의하여 절연피복이 연소되거나 주위의 가연물에 화재위험을 미치게 되고, 최악의 경우 접지선 자체가 용단될 수도 있으므로, 전로로서의 그 기능을 만족하기 위하여 충분한 전류용량, 즉 도체의 충분한 단면적이 필요하다. 접지선의 단면적은 통전전류, 통전시간, 온도, 재료의 특성 값 등을 감안하여 식
(2-1)과 같은 미국 전기전자공학회(IEEE)의 표준식으로 구한다.
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| I : 접지선에 흐르는 전류 (kA) A : 접지선 단면적 (㎟) Tm : 최대 허용온도 (℃) Ta : 주위온도 (℃) Tr : 물리정수의 기준온도 (℃) α0 : 0[℃]일 때 도체의 열 저항율 αr : Tr일 때 도체의 열 저항율 ρr : Tr일 때 도체의 저항율 (μΩ/㎤) K0 : 1/α0 tc : 통전시간 (s) Tcap : 용량 계수 (J/㎤․C) |
4 접지선의 강도
접지선의 지하 0.2m부터 지표상 10m까지 부분은 합성수지관, 또는 이와 동등 이상의 절연력 및 강도를 가진 것으로 보호한다.
5 접기극의 매설
접지극은 동봉으로서 직경 19mm, 길이 2.4m 이상인 것을 사용하되 접지극의 매설은 아래의 조건에 준한다.
• 접지극 매설은 될 수 있는 한 습기가 있는 장소로 부식성 가스 또는 액체가 침투하지 않는 장소를 선택하여 매설한다.
• 접지극은 위험물 지하배관, 탱크 등으로부터 1.5m 이상, 기타 지하금속 물로부터 1.0m 이상 이격 시킬 것.
• 접지극은 지하 0.75m 이상의 깊이에 매설할 것.
• 각 접지극 상호간의 간격은 2m 이상일 것.
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6 접지저항 TEST BOX
접지저항 TEST용 BOX를 통행에 지장이 없는 장소에 설치하여 그 안에 BUS-BAR로 접지모선과 접지선의 접속을 할 것.
7 접지선의 접속
• 기기에 접속시 접속선은 압착단자를 사용하여 확실히 접속할 것.
• 접지선 상호의 접속은 지하나 접근이 곤란한 장소는 분말용 용접접속으로 하되 지상에서는 스플릿볼트형 커넥타를 사용한다.
• 접지 저항은 원칙적으로 3Ω 이하일 것.
• 접지선 또는 접지극의 공용 범위에 대해서는 설계도에 의할 것.
8 정전기 접지공사
• 정전기 제거 목적으로 접지하는 기기는 정전기를 발생하는 물질을 제조, 수송 또는 저장하는 장치, 배관, 탱크 탑등이며 설계도면에 준하여 접지할 것.
• 폭발성 가스 또는 분말등 운반차량의 저장 혹은 하역장소에는 정전기 접지용 접지 단자 등 관련 설비를 갖춘다.
• 정전기 접지를 목적으로 하는 접지극의 접지 저항치는 100Ω 이하일 것.
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※ 압력용기와 Pipe rack은 일반적으로 허용접지저항은 10Ω 기준이다.
산업안전보건 기준에 관한 규칙 제302조(전기 기계·기구의 접지)
제302조(전기 기계·기구의 접지)
① 사업주는 누전에 의한 감전의 위험을 방지하기 위하여 다음 각 호의 부분에 대하여 접지를 하여야 한다.
1. 전기 기계ㆍ기구의 금속제 외함, 금속제 외피 및 철대
2. 고정 설치되거나 고정배선에 접속된 전기기계ㆍ기구의 노출된 비충전 금속체 중 충전될 우려가 있는 다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 비충전 금속체
가. 지면이나 접지된 금속체로부터 수직거리 2.4미터, 수평거리 1.5미터 이내인 것
나. 물기 또는 습기가 있는 장소에 설치되어 있는 것
다. 금속으로 되어 있는 기기접지용 전선의 피복ㆍ외장 또는 배선관 등
라. 사용전압이 대지전압 150볼트를 넘는 것
3. 전기를 사용하지 아니하는 설비 중 다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 금속체
가. 전동식 양중기의 프레임과 궤도
나. 전선이 붙어 있는 비전동식 양중기의 프레임
다. 고압(750볼트 초과 7천볼트 이하의 직류전압 또는 600볼트 초과 7천볼트 이하의 교류전압을 말한다. 이하 같다) 이상의 전기를 사용하는 전기 기계ㆍ기구 주변의 금속제 칸막이ㆍ망 및 이와 유사한 장치
4. 코드와 플러그를 접속하여 사용하는 전기 기계ㆍ기구 중 다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 노출된 비충전 금속체
가. 사용전압이 대지전압 150볼트를 넘는 것
나. 냉장고ㆍ세탁기ㆍ컴퓨터 및 주변기기 등과 같은 고정형 전기기계ㆍ기구
다. 고정형ㆍ이동형 또는 휴대형 전동기계ㆍ기구
라. 물 또는 도전성(導電性)이 높은 곳에서 사용하는 전기기계ㆍ기구, 비접지형 콘센트
마. 휴대형 손전등
5. 수중펌프를 금속제 물탱크 등의 내부에 설치하여 사용하는 경우 그 탱크(이 경우 탱크를 수중펌프의 접지선과 접속하여야 한다)
② 사업주는 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 경우에는 제1항을 적용하지 아니할 수 있다.
1. 「전기용품안전 관리법」에 따른 이중절연구조 또는 이와 같은 수준 이상으로 보호되는 전기기계ㆍ기구
2. 절연대 위 등과 같이 감전 위험이 없는 장소에서 사용하는 전기기계ㆍ기구
3. 비접지방식의 전로(그 전기기계ㆍ기구의 전원측의 전로에 설치한 절연변압기의 2차 전압이 300볼트 이하, 정격용량이 3킬로볼트암페어 이하이고 그 절연전압기의 부하측의 전로가 접지되어 있지 아니한 것으로 한정한다)에 접속하여 사용되는 전기기계ㆍ기구
③ 사업주는 특별고압(7천볼트를 초과하는 직교류전압을 말한다. 이하 같다)의 전기를 취급하는 변전소ㆍ개폐소, 그 밖에 이와 유사한 장소에서 지락(地絡) 사고가 발생하는 경우에는 접지극의 전위상승에 의한 감전위험을 줄이기 위한 조치를 하여야 한다.
④ 사업주는 제1항에 따라 설치된 접지설비에 대하여 항상 적정상태가 유지되는지를 점검하고 이상이 발견되면 즉시 보수하거나 재설치하여야 한다.
※ 참고자료
전기설비 기술 기준
IEEE std. 142-2007 CHAPTER 4 다운로드
IEEE std. 80-2000 다운로드
접지설비 계획 및 유지관리에 관한 기술기준 (KOSHA GUIDE)
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