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그라운드::낙뢰로부터의 자유

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The R-L Circuit The R-C Circuit The L-C-R Series Circuit

R-L 회로의 Simulation으로 아래와 같은 사실을 확인하면서 새로운 인식전환의 계기도 만들고, 또 PGS공법이 접지 및 피뢰Solution에 대하여 100% 책임보증을 하고 있는 PGS기술 이론의 기초 요소중의 하나인 접지 Impedance의 이해와 주파수f와 C, L과의 상관 관계, 접지 Impedance와 저항R과의 차이점 등을 R-L 회로의 Simulation으로 알아 보자.

  1. 이 회로는 t=0에서 열려 있으며 흐르는 전류가 0임을 보여준다. V, L, R의 초기값을 정한다.
  2. R값이 증가함에 따라 시간에 대하여 전류 I가 어떻게 감소하고 아주 빨리 거의 수평이 되는지 알아본다(I=V/R). 곡선(V/R)이 수렴하는 높이는 R에 의해 결정되며, L과는 무관하다. L이 하는 역할은, 전류가 급격히 변하는 방법을 제어하는 것이다. 코일은 전류가 변하는 것을 방해하고, L값이 적으면 적을 수록, 더욱 빨리 전류 I(t)가 V/R 값에 도달할 것이다. 따라서 V 값이 클수록 정상 상태의 전류(V/R) 값은 더 크게 될 것이 명백하다.
  3. 큰 정상 상태의 전류를 만들기 위해서는 V값을 크게 하거나, R값을 작게 하면 된다. 전류를 빨리 정상 상태의 값에 도달시키기 위해서는 L이 전류의 흐름을 방해하기 때문에 L 값을 작게 해야 한다.
  4. 시상수(t)는 L/R로 표현할 수 있으며 작은 시상수는 전류가 정상 상태 옴의 법칙의 비율로 빨리 도달한다는 것을 의미한다.
  5. R, L 및 V 을 변화시키면서 이러한 매개 변수들이 어떻게 시간-전류(I-t) 곡선에 영향을 미치는지를 알아보면서 아래의 사항을 확인하여 올바른 인식 전환의 계기가 되기를 바란다.

시사점 및 확인할 사항: R-L회로이며, 경제성을 배제한 기술적인 사항에 한정하는 조건으로, 우리는 다음과 같은 사항을 확인하고 알아보자.

  • ● 첫째, 상기 2.항에서와 같이 시험을 통하여 볼 때, 접지저항 값(R)을 낮추는 것이 접지에서 중요한 요소임을 확인할 수 있다.
    낙뢰의 경우로 예를 들면, 낙뢰가 피뢰침(고전압광역피뢰침)에 100KA의 전류가 가해졌다고 하면 피뢰접지저항 값이 10Ω일 때 V=I*R에 의해서 1,000KV의 전위상승이 발생하고, 피뢰접지저항 값이 1Ω일 때 V=I*R에 의해서 100KV의 전위상승이 발생하는 사실을 이론으로 확인할 수 있고, 따라서 접지저항 값이 중요한 요소 임을 알 수
    있다.
  • ● 둘째, L 값이 적으면 적을수록 접지전류(낙뢰전류, Surge 및 Impulse 전류 등)가 신속하게 방전 된다는 사실을 확인 할 수 있다.
    여기서는 L값이 단순하게 표현되었지만 우리는 XL = wL임을 알고 있다. 주파수(f)가 작은 상용주파수(60㎐) 등에서는 중요한 변수로 작용을 하지 않지만, 낙뢰(20㎑~20㎒) 및 Surge와 같은 고주파 특성의 Impulse 전류에서는 주파수가 큰 요소로 작용 하는 것을 알 수 있다. 주파수에 대한 것은 R-L 회로의 Simulation으로 자세하게 알아보자.

요약하여 정리를 하면, 접지저항 값을 낮추는 것이 낙뢰전류 및 Surge 등 Impulse 전류를 신속하게 방전 할 수 있다. L값이 적을수록 전류를 신속하게 방전 하는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 접지전극을 설치함에 있어서 L값과 R값을 최소화 하도록 하는 것이 접지를 양호하게 하는 방법임을 알았다.

 
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