반구형 실험 모델을 이용한 대지표면 전위 상승에 대한 연구

Title
반구형 실험 모델을 이용한 대지표면 전위 상승에 대한 연구
Authors
유재덕
Keywords
반구형실험모델을이용한대지표면전위상승에대한연구
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
본 논문은 고장전류나 임펄스 전류가 접지전극에 유입되었을 시에 접지전극주변의 대지표면 전위분포에 대하여 해석한 것이다. 최근 감전사고가 증가하고 있으며 인체 및 전기설비에 대한 안전에 관심이 집중되고 있다. 전원선이 대지에 접촉하거나 전기전기설비의 절연파괴가 발생할 때발생하는 고장전류나 낙뢰전류가 접지전극을 통하여 대지로 흐르고 접지전극 주변의 전위가 상승하게 되므로 높은 접촉전압과 보폭전압이 발생한다. 적절한 접지전극의 설계는 감전에 대한 인체 보호의 기본 대책 중의 하나이다. 접지에 관련된 문제를 실제 현장 데이터로부터 적정한 결론을 도출하기는 매우 어려우므로 전극 형상에 따른 접지전극 주변의 대지표면 전위분포 산정에 축소형 모델시험을 사용하였다. 본 연구에서는 단일 및 2층 대지구조를 모의하기 위해 직경이 1,100 [mm] 반구형 용기를 사용하였고 실측 결과와 비교하기 위해 CDEGS 프로그램을 사용하였다. 실험 결과, 접지 전극 주변의 대지표면 전위는 매우 높게 나타났으며, 특히 접지전극의 직상부의 대지표면 전위는 다른 위치에 비해 높게 나타났다. 그리고 매설지선 전극이 메쉬전극, 수직 접지전극에 비해 높은 대지 표면 전위상승을 나타냈으며, 대지표면 전위는 접지전극이 지니는 주파수 응답특성에 크게 의존하는 것으로 나타났다. 또한 축소모델을 이용하여 측정한 결과는 시뮬레이션결과와 잘 일치하였다. 그 결과 축소모델 실험과 시뮬레이션은 실규모측정이 어려운 지역의 접지전극의 성능을 평가하는 유용한 방법으로 이용될 수 있다.
Description
요 약· ⅰ Abstract ⅱ 목 차 ⅳ 그 림 목 차 ⅵ 표 목 차 ⅷ 제 1 장 서 론 1 1.1 연구의 배경 및 필요성 1 1.2 연구 목적 및 내용 2 제 2 장 관련이론 3 2.1 접지의 목적과 종류 3 2.2 대지저항률의 정의와 측정방법 6 2.2.1 웨너의 4전극법 6 2.2.2 Dipole-dipoie법 8 2.3 접지저항의 정의와 측정원리 9 2.3.1 정의와 성질 9 2.3.2 접지저항 측정원리 14 2.4 대지표면의 전위분포와 전위경도 15 2.5 반구형 실험장치 19 제 3 장 실험장치 및 방법 22 3.1 실험장치의 구성 22 3.1.1 실험용 반구형 모델 24 3.2 실험에 사용된 전극계의 구성 25 3.3 측정방법 26 3.3.1 대지표면 전위분포의 해석 26 3.3.2 축소형 실험모델에서의 측정방향 26 제 4 장 결과 및 고찰 28 4.1 시뮬레이션을 이용한 대지전위분포 해석 28 4.1.1 매설깊이 변화에 따른 대지표면 전위분포의 해석 28 4.1.2 접지전극의 길이 변화에 따른 대지표면 전위분포의 해석 34 4.2 단일 대지구조에서의 대지표면 전위분포 37 4.2.1 인가전류원에 따른 대지표면 전위분포 37 4.2.2 실측결과와 시뮬레이션결과의 비교 43 4.3 2층 대지구조에서의 대지표면 전위분포 해석 45 4.3.1 실측결과와 시뮬레이션결과의 비교 45 4.3.2 대지표면 전위의 대지구조의존성 48 제 5 장 결 론 52 참 고 문 헌 54 <그림 차례> 그림 2.1 기기접지의 개념 5 그림 2.2 웨너의 4전극법 7 그림 2.3 Dipole-dipole 법의 전극배치 9 그림 2.4 접지저항의 정의 10 그림 2.5 전위강하법에 의한 접지저항의 측정 14 그림 2.6 수직 접지전극에서 대지표면상의 전위와 전위경도의 산출 17 그림 2.7 수직 접지전극에 의한 대지표면의 전위와 전위경도의 분포 19 그림 2.8 준무한대에서 반구형 접지전극 주변의 등전위선 ·20 그림 3.1 단일 대지구조에서의 대지표면 전위분포를 측정하기 위한 실험계의 개략도 23 그림 3.2 2층 대지구조에서의 대지표면 전위분포를 측정하기 위한 실험계의 개략도 24 그림 3.3 반구형 실험장치 25 그림 3.4 본 연구에 사용하는 접지전극의 형상 26 그림 3.5 대지표면 전위의 측정방향 27 그림 4.1 매설깊이에 따른 대지표면 전위분포 29 그림 4.2 접지전극에 유입하는 전류에 의한 대지표면의 전위상승 30 그림 4.3 매설깊이에 따른 대지표면 전위상승분포 32 그림 4.4 접지전극 길이에 따른 대지표면 전위상승 34 그림 4.5 접지전극 길이에 따른 대지표면 전위상승분포 36 그림 4.6 접지전극주변의 대지표면 전위의 분포 39 그림 4.7 접지전극의 형상별 임피던스-주파수 특성 41 그림 4.8 매설지선의 측정방향에 따른 대지표면 전위분포 43 그림 4.9 접지전극별 대지표면 전위의 비교 44 그림 4.10 시뮬레이션과 실측결과의 비교 47 그림 4.11 단일대지구조와 2층대지구조에서의 대지표면 전위상승 50
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22619
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College of Engineering(공과대학) > Electrical Engineering (전기공학) > Theses(전기공학 석박사 학위논문)
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