접지저항 완벽 가이드

접지의 기본 개념

접지는 전기 설비의 안전을 위한 가장 기본적인 보호 장치입니다. 접지저항은 접지극과 대지 사이의 전기적 저항을 의미하며, 이 값은 접지 시스템의 성능을 결정하는 핵심 요소입니다.

접지의 목적

접지 시스템의 주요 목적은 다음과 같습니다:

안전 보호

• 감전 사고 방지
• 누전 차단
• 과전압 보호
• 정전기 방전

기능 향상

• 노이즈 제거
• 신호 품질 개선
• 기준전위 제공
• EMI/EMC 대책

접지저항의 이론

접지저항 구성

접지저항은 다음 세 가지 성분으로 구성됩니다:

1. 접지극 저항

R1 = ρ × (1/2πr)
ρ: 토양 저항률
r: 전극 반경

2. 접촉 저항

R2 = K × (1/A)
K: 접촉 계수
A: 접촉 면적

3. 대지 저항

R3 = ρ × F
F: 대지 확산 계수

토양 저항률

토양의 종류와 상태에 따른 저항률 값:

영향 요인:

• 수분 함량
• 온도
• 염분 농도
• 입자 크기
• 압축 상태

접지선 선정

접지선 규격

접지선의 최소 단면적은 다음 기준을 따릅니다:

일반 접지

단면적(mm²) = √(I² × t / k)
I: 고장 전류
t: 차단 시간
k: 도체 상수

주접지

• 동선: 16mm² 이상
• 알루미늄: 25mm² 이상
• 강선: 50mm² 이상

접지선 설치

매설 깊이

• 일반: 0.75m 이상
• 기계적 보호: 0.6m 이상
• 동결 지역: 동결심도 이하

보호 조치

• 기계적 보호관
• 부식 방지
• 접속부 방수
• 굴곡 반경 준수

접지저항 측정

측정 방법

1. 3극법 (Fall of Potential)

가장 정확한 측정 방법으로, 다음 단계로 진행:

1. 전압극 설치

   • 접지체로부터 62% 지점
   • 일직선상 배치
   • 적절한 깊이 매설

2. 전류극 설치

   • 충분한 거리 확보
   • 저항 영향권 밖
   • 안정적 접촉 확보

3. 측정 수행

R = V/I
V: 측정된 전압
I: 주입 전류

2. 선택적 측정법

변전소나 대규모 설비에서 사용:

• 클램프온 방식
• 루프 임피던스 측정
• 개별 저항 분리

3. 간이 측정법

현장 점검용 빠른 측정:

• 접지저항계 사용
• 2극법 적용
• 상대 측정

측정기 종류

1. 디지털 접지저항계

• 자동 연산 기능
• 노이즈 필터링
• 데이터 저장
• 측정 범위: 0.01~2000Ω

2. 클램프미터형

• 비접촉 측정
• 빠른 측정
• 휴대 편리
• 측정 범위: 0.1~1200Ω

3. 아날로그 접지저항계

• 높은 신뢰성
• 배터리 불필요
• 견고한 구조
• 측정 범위: 0~1000Ω

측정 시 주의사항

1. 환경 조건

   • 기상 상태 확인
   • 지반 상태 점검
   • 주변 전자기 영향
   • 온도 영향 고려

2. 안전 수칙

   • 전원 차단 확인
   • 보호구 착용
   • 작업 구역 설정
   • 통신 체계 구축

접지저항 기준값

법적 기준

일반 설비

• 고압/특고압: 10Ω 이하
• 저압: 100Ω 이하
• 피뢰침: 10Ω 이하
• 통신: 10~100Ω 이하

특수 설비

• 병원 수술실: 2Ω 이하
• 데이터센터: 1Ω 이하
• 방폭 설비: 4Ω 이하
• 연구 시설: 5Ω 이하

권장 기준

용도별 권장 접지저항값:

접지저항 개선 방법

물리적 개선

1. 접지극 추가

병렬 저항 공식:
1/R_total = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn

2. 깊이 증가

저항 감소율:
ΔR = -k × Δh
k: 토양 계수
h: 깊이 증가량

3. 면적 확장

저항 감소:
R = ρ/(4r)
r: 등가 반경

화학적 개선

1. 토양 개량제

• 벤토나이트
• 마그네슘 황산염
• 탄소 분말
• 저항 저감제

2. 수분 유지

• 보습 처리
• 배수 관리
• 수분 보충
• 증발 방지

유지보수와 점검

정기 점검

1. 일상 점검

• 외관 상태
• 접속부 확인
• 부식 여부
• 기계적 손상

2. 정밀 점검

• 저항값 측정
• 연속성 시험
• 접속 저항
• 절연 상태

문제해결

1. 고저항 원인

• 부식
• 접속 불량
• 토양 건조
• 동결

2. 대책

• 접속부 재시공
• 방식 처리
• 토양 개량
• 보강 접지

특수 접지 시스템

메시 접지

대규모 설비용 접지망:

설계 공식

R = ρ/4r + ρ/L
r: 등가 반경
L: 총 메시 길이

특징

• 낮은 임피던스
• 전위 균등화
• 넓은 분산 면적
• 높은 신뢰성

심타접지

대심도 접지방식:

저항 계산

R = (ρ/2πL) × [ln(4L/a) - 1]
L: 전극 길이
a: 전극 반경

장점

• 안정적 저항값
• 계절 영향 적음
• 공간 효율적
• 장기 신뢰성

결론

접지저항은 전기 설비의 안전과 성능을 결정하는 핵심 요소입니다. 정확한 측정과 적절한 유지보수를 통해 안전하고 효율적인 접지 시스템을 구축하고 운영할 수 있습니다.

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