수직 접지전극의 병렬조합에 따른 접지임피던스의 주파수의존성

Title
수직 접지전극의 병렬조합에 따른 접지임피던스의 주파수의존성
Authors
정우재
Keywords
수직접지전극의병렬조합에따른접지임피던스의주파수의존성
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
인명에 대한 보호 및 전기기기의 안전한 사용에 있어서 전기설비에 대한 접지는 매우 중요한 요소이다. 일반적으로 접지성능은 접지저항으로 평가되고 있으며 규정된 접지저항을 기준으로 접지설계가 이루어지고 있다. 하지만 최근 전력변환 소자에 대한 사용의 증가와 낙뢰의 빈번한 발생으로 인해 접지전극에 고주파 및 서지 전류가 빈번하게 인가되고 있으며 이에 따라 접지성능은 접지저항이 아닌 접지임피던스로 평가되고 있다. 접지저항이 규정된 값을 충족시키지 못하는 경우 접지전극의 길이 또는 면적을 늘리는 방식으로 접지시스템을 설계하지만 고주파 고장전류 및 서지전류에 대해 접지전극의 길이를 유효길이 이상으로 증가시키는 것은 접지임피던스를 낮추는 것에 아무런 효과를 거둘 수 없다. 때문에 유효길이 이내에서 접지전극을 병렬로 시공하는 방법이 대안으로 떠오르게 된다. 접지전극을 병렬로 시공할 때는 접지전극간 전위간섭이 발생하기 때문에 병렬접지전극에 대한 고주파수의 전위간섭에 대한 분석이 요구된다. 본 논문에서는 수직접지전극을 병렬 시공할 때 접지전극간 거리, 병렬 접지전극의 수 및 접지전극의 길이에 따른 접지임피던스를 측정한 후 접지전극의 병렬 시공에 따른 전위간섭의 주파수의존성을 분석하였다. 그 결과 병렬 접지전극에 대한 접지임피던스의 주파수의존성은 전위간섭으로 인해 단일 접지전극의 병렬 합성임피던스보다 약간 크게 나타났으며, 접지전극을 병렬로 설치하여도 단일접지전극의 접지임피던스의 주파수의존성과 동일한 양상으로 변화하는 것으로 나타났다. 병렬 접지전극의 전위간섭은 접지전극간 거리가 멀어짐에 따라 감소하는 것으로 나타났으며 고주파수에서도 감소하는 것으로 나타났다. 또한 병렬 접지전극의 수를 늘린다 하여도 전위간섭이 중첩되기 때문에 전위간섭이 더욱 커지게 되는 것으로 나타났다. 하지만 수직접지전극의 길이를 늘려도 100 kHz 이하에서의 전위간섭은 변화하지 않았으며, 그 이상의 주파수에서 접지전극의 길이가 늘어날수록 더욱 크게 감소하는 것으로 나타났다. 병렬 접지전극의 접지임피던스 및 전위간섭의 분석을 통해 접지전극을 병렬로 시공하여도 일정거리 이상의 간격을 두면 전위간섭을 낮출 수 있으며 상호유도에 의한 전위간섭의 증가는 나타나지 않기 때문에 접지전극의 병렬 시공이 접지임피던스를 저감시킬 수 있는 좋은 방법이라 판단된다. 향후 좀 더 다양한 접지전극의 전위간섭의 평가가 요구되며, 고주파수에서 전위간섭이 감소하는 원인에 대한 세밀한 분석이 요구된다.
Description
제 1 장 서 론 1 1.1 연구의 배경 및 필요성 1 1.2 연구의 목적 및 내용 2 제 2 장 이 론 3 2.1 접지저항의 측정방법 3 2.1.1 2전극법 3 2.1.2 3전극법 4 2.1.3 전위강하법 4 2.1.4 전위강하법에서 접지저항 측정시 전위보조전극의 위치선정 6 2.2 접지임피던스의 측정방법 11 2.3 병렬 접지전극의 접지저항 13 2.3.1 집합계수 14 2.3.2 병렬 합성접지저항을 구하는 방법 15 2.3.3 봉형 접지전극의 병렬 접지저항의 계산예 19 제 3 장 실험 및 분석기법 23 3.1 실험계의 구성 및 방법 23 3.2 실험장비 26 제 4 장 결과 및 고찰 28 4.1 병렬 시공된 수직 접지전극간 거리에 따른 전위간섭의 주파수의존성 28 4.1.1 접지전극간 거리에 따른 접지임피던스의 주파수의존성 29 4.1.2 접지전극 사이의 거리에 따른 전위간섭계수의 주파수의존성 34 4.2 병렬로 시공된 수직 접지전극의 개수에 따른 전위간섭의 주파수의존성 37 4.2.1 병렬로 시공된 접지전극의 개수에 따른 접지임피던스의 주파수의존성 38 4.2.2 병렬로 시공된 접지전극의 개수에 따른 전위간섭계수의 주파수의존성 40 4.3 병렬로 시공된 수직 접지전극의 길이에 따른 전위간섭의 주파수의존성 41 4.3.1 병렬로 시공된 접지전극의 길이에 따른 접지임피던스의 주파수의존성 42 4.3.2 병렬로 시공된 접지전극의 길이에 따른 전위간섭계수의 주파수의존성 45 제 5 장 결 론 46 참 고 문 헌 47 <그림 목차> 그림 2.1 전위강하법의 측정회로도 5 그림 2.2전위강하법에 의한 접지저항의 측정 8 그림 2.3 61.8% 법칙 11 그림 2.4 접지임피던스의 측정을 위한 회로도 12 그림 2.5 병렬 접지전극의 구성 14 그림 2.6 병렬접지모델 16 그림 2.7 수직 접지전극의 배치모델 20 그림 3.1 심매설 접지전극의 시공에 사용되는 자재 및 기기의 사진 23 그림 3.2 접지임피던스의 측정을 위한 실험계 24 그림 3.3 측정용 수직 접지전극의 시공 및 접지임피던스 측정사진 25 그림 3.4 PC 기반의 접지임피던스분석시스템의 사진 27 그림 4.1 병렬로 설치 된 수직 접지전극의 거리에 따른 전위간섭을 측정하기 위한 실험계 28 그림 4.2 길이 1.8 m인수직 접지전극의 접지임피던스와 위상차의 주파수의존성 30 그림 4.3 1번 접지전극과 다른 접지전극의 병렬 접속에 따른 접지임피던스 와 위상차의 주파수의존성 32 그림 4.4 5번 접지전극과 다른 접지전극의 병렬 접속에 대한 접지임피던스 와 위상차의 주파수의존성 34 그림 4.5 병렬로 접속된 접지전극 사이의 이격거리에 따른 전위간섭계수의 주파수의존성 36 그림 4.6 병렬로 시공된 수직 접지전극의 개수에 따른 전위간섭을 평가하기 위한 실험계 37 그림 4.7 병렬로 접속된 접지전극의 개수에 따른 접지임피던스와 위상차의 주파수의존성 39 그림 4.8 병렬로 접속된 접지전극의 개수에 따른 전위간섭계수의 주파수의존성 40 그림 4.9 병렬로 시공된 수직 접지전극의 길이에 따른 전위간섭을 평가하기 위한 실험계 41 그림 4.10 병렬로 시공한 수직 접지전극의 길이에 따른 접지임피던스와 위상차의 주파수의존성 44 그림 4.11 2 m의 접지전극간 거리로 병렬로 시공된 접지전극의 길이에 따른 전위간섭계수의 주파수의존성 45 <표 목차> 표 3.1 본 연구에 사용된 실험기기와 장비의 시방 26
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22271
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College of Engineering(공과대학) > Graduate School of Engineering (공학대학원) > Theses(공학대학원 석박사 학위논문)
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