접지저항 측정방법과 관련하여

1. 전위강하법

(1) 일반적인 전위강하법

이 측정방법은 그림 4.1의 회로처럼 측정접지체(E)에서 전류보조극(C)을 멀리 설치하고, E와 C를 잇는 직선상에서 전압보조극(P)를 이동시키면서 그림 4.2의 거리별 저항분포곡선을 그린다. 저항(전압)분포곡선상에서 수평부분을 이루는 부분에서의 측정결과가 접지저항값으로 결정된다. 만일 수평부분이 없다면 전류보조극을 좀더 멀리설치하고 측정을 다시 설치하여야 한다. 이 측정방법을 사용할 때의 주의할 사항으로는 전류보조극을 접지체로부터 멀리 설치해야 한다는 것과 측정방향으로 도전성 매설물이 있을 경우에는 오차가 크게 발생할 수 있으므로 측정방향을 선정하는데 있어 신중해야 할 것이다. 이때 측정접지체는 관련 접지대상(즉, 접지체가 사용되는 시스템 및 본딩 된 타 접지시설과)과는 반드시 분리해야 한다.

그림 4.1 접지저항 측정회로

그림 4.2 전위강하법을 적용한 접지저항 측정

그림 4.3 보조전극의 위치에 따른 저항 분포곡선

(2) 간편화된 전위강하법

일반적인 전위강하법으로 접지저항을 측정한다면 상당히 많은 노력과 시간이 필요하게 된다. 따라서 실제로는 이렇게 전위강하법을 변형시킨 형태의 측정법을 적용하고 있다. 이 측정방법은 저항분포곡선에서 수평부분으로 추정되는 중간분에만 분석하는 방법으로 다음과 같은 절차에 의해 측정한다.

O 측정하려는 접지체를 접지대상과 완전히 분리

O 접지체가 설치되어 있지 않은 방향을 선정(이 방향을 알고 있다면, 측정시 C 극의 설치거리를 짧게 할 수 있으므로 측정에 유리함)

O 접지체 크기의 2배 이상으로 C극과의 거리를 설정, P극의 위치는 접지체와 C극간 거리의 40%, 50%, 60%되는 지점으로 이동하면서 각 접지저항 R40%, R50%, R60%을 측정한 뒤, 다음식에 의해 계산된 오차가 5%이내일 경우 평균값인 RA를 접지저항값으로 간주한다.

RA=[eqn: { R SUB 40% + R SUB 50% + R SUB 60%} over {3 }]

오차=[eqn: { R SUB 60%- R SUB A} over { R SUB A}․100(%)]

O 만일, 오차가 5%를 넘어서는 경우에는 S의 거리를 측정접지체로부터 더욱 멀리 띄워 측정 측정과정을 반복한다.

이 측정법은 측정대상 접지체의 깊이와 규모를 정확히 알 수 없는 경우에 이 측정법을 적용하는 것이 가장 적합하다.

(3) 61.8%

이 측정방법은 대지비저항이 균일한 장소에서 적용할 수 있다. 61.8%법은 전위 강하법을 이용하여 접지저항을 측정할 때, 전류보조극의 거리를 접지체로부터 C로 하고 전압보조극의 거리를 C의 61.8%로 하여 측정된 접지저항값을 측정값으로 결정한다. 이 원리에 의해 측정되는 접지저항값은 C의 거리에 무관하다. 만일, 대지비저항이 균일하지 않다면 측정치에 많은 오차가 발생될 수도 있지만 한 번의 측정으로 정확한 접지저항값을 얻을 수 있는 장점이 있다.

(4) 측정기의 종류

O 아날로그 측정기 : Type3244, DR505 등

O 디지털 측정기(대지 비저항 측정기능 포함) :GEO/GEO X, AET2/2, MODEL 4500/4600, SATURN GEO X 등

2. 클램프-온 미터법

(1) 측정기의 원리

MGN(MultiGrounding Neutral) 전력시스템이나 통신케이블의 경우처럼 다중 접지된 시스템의 경우 (그림 4.4)와 같은 회로로 모델링 될 수 있다. 이 때 특수한 변류기를 사용하여 회로에 전압 E를 공급해 주면 전류 I가 흐르게 된다. 다시 변류기를 사용하여 흐르는 전류를 측정할 때 전류와 전압과의 관계는 다음과 같이 나타난다.

[eqn: { E} over {I } =R SUB X + { 1} over { SUM from { { k}=1} to n { 1} over { R SUB X} }],  일반적으로  [eqn: R SUB x >> {1 } over { SUM from { {k }=1} to n1 { 1} over {R SUB x } }]

따라서, E/I=Rx라는 식이 성립된다.

그림 4.4 클램프-온-미터 방식의 접지저항 측정원리

(2) 클램프-온-미터 측정법의 특징

o 다중접지된 통신설로에서만 적용할 수 있다.

o 접지체와 접지대상을 분리하지 않을뿐더러 보조접지극을 사용하지 않기 때        문에 보다 빠르고 간편한 측정이 가능하다.

o 접지선을 연결해야 측정이 가능하므로 자동적인 유지보수가 이루어진다.

o 도로에서 사용할 경우 각 휘다 케이블의 본딩상태를 대략점검 할 수도 있다.        즉, 선로의 본딩이나 접지상태가 불량할 경우 측정결과가 모국접지저항           보다 훨씬 크게 나타난다.

3. 결론

“경부고속철도 통신유도대책 접지시설공사”의 시방서에 채택된 측정법

(1) 전위(압) 강하법

DC: 40m   Dp: 25m

그림 4.1 접지저항 측정회로        그림 4.2 전위강하법을 적용한 접지저항 측정

(2) 61.8%

이 측정방법은 대지비저항이 균일한 장소에서 적용할 수 있다. 61.8%법은 전위 강하법을 이용하여 접지저항을 측정할 때, 전류보조극의 거리를 접지체로부터 C로 하고 전압보조극의 거리를 C의 61.8%로 하여 측정된 접지저항값을 측정값으로 결정한다. 이 원리에 의해 측정되는 접지저항값은 C의 거리에 무관하다. 만일, 대지비저항이 균일하지 않다면 측정치에 많은 오차가 발생될 수도 있지만 한 번의 측정으로 정확한 접지저항값을 얻을 수 있는 장점이 있다.

시사점:

1. 접지저항측정방법의 이론적 접근과 국제기술규정을 적용하고 도입하는 계기.

2. 접지설비의 품질을 높일 수 있어서 고가장비의 보호와 안정적인 첨단설비운용.

3. 정확한 측정방법에 따른 부실접지공사의 방지 및 접지공사비 원가가 높아짐.

4. 정확한 접지저항측정 기술규정의 도입으로 국내 접지기술의 발전에 기여.