[논문]봉상 접지전극에시 전류유입위치에 따른 임펄스 접지임피던스의 특성

이복희; 정동철; 이수봉

doi:10.5207/jieie.2005.19.1.094

봉상 접지전극에시 전류유입위치에 따른 임펄스 접지임피던스의 특성
Behaviors of Impulse Ground Impedances Associated with the Current Injection Point in a Ground Rod 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.19 no.1, 2005년, pp.94 - 100

이복희 (인하대학교 전자전기공학부) , 정동철 ((주)한진중공업, 인하대 대학원 전기공학과) , 이수봉 (인하대 대학원 전기공학과)

초록
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본 논문은 전류유입위치에 따른 봉상접지전극의 과도 및 실효임펄스임피던스의 특성에 관한 것으로 뇌격전류를 인가하여 실규모 접지봉에 대한 시간영역에서의 성능을 평가하였다. 임펄스전류가 가해진 봉상접지전극의 과도 접지임피던스는 접지저항보다 높게 나타났으며, 접지전극의 길이가 길어짐에 따라 접지저항과 실효임펄스접지임피던스는 감소되었다. 또한 실효임펄스접지임피던스는 짧은 시간범위에서는 급격하게 증가하였다. 접지저항의 저감은 접지시스템의 임펄스임피던스 특성의 개선에 결정적인 역할을 한다. 임펄스전류를 접지봉의 하단에 인가하였을 때 접지봉 전위의 파두부에 고주파의 진동 파형이 포함되고 실효임펄스임피던스는 다른 경우보다 높게 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents the behaviors of transient and effective impulse impedances of a long ground rod associated with the current injection points. The laboratory test for the time domain performance of actual-sized model ground rod subjected to a lightning stroke current has been carried out The transient ground impedances of long ground rods under impulse currents were higher than the ground resistance. Both of the ground resistance and the effective impulse ground impedance decrease with increasing the length of the ground rods. Also, the effective impulse ground impedances are significantly increased in fast rise time ranges. The reduction of the ground resistance is decisive to improve the impulse impedance characteristics of grounding systems. When the test current is injected at the bottom of ground rod, the oscillating pulses with high frequency are included on the wave front of ground rod potential and the effective impulse impedances are higher than any other cases.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

뇌보호설비용 접지시스템의 임펄스임피던스특성 을 분석하기 위해서 뇌격전류가 접지시스템으로 유 입될 때 발생할 수 있는 전위상승과 접지임피던스의 과도적 특성에 대한 실험적 연구결과를 기술하였다. KS IEC 61024-1⑸에서 제안한 봉상 접지전극에서 접지도선의 인출위치에 대한 영향을 임펄스전류의 유입위치를 파라미터로 하여 연구하였다.

제안 방법

충전용 커패시터의 용량과 최대 충전전 압은 각각 30SF] 와 10[kV] 이다. 20[Hz] 〜 100[kHz]의 주 파수대역을 갖는 변류기를 이용하여 전류를 측정했 으며, 접지전극의 전위는 75[毗]의 주파수대역을 갖는 능동성 차동프로브로 측정하였다. 인가전류와 접지전 극의 전위 파형은 500[MHz], 2.
뇌보호설비용 접지시스템의 임펄스임피던스특성 을 분석하기 위해서 뇌격전류가 접지시스템으로 유 입될 때 발생할 수 있는 전위상승과 접지임피던스의 과도적 특성에 대한 실험적 연구결과를 기술하였다. KS IEC 61024-1⑸에서 제안한 봉상 접지전극에서 접지도선의 인출위치에 대한 영향을 임펄스전류의 유입위치를 파라미터로 하여 연구하였다. 접지전극의 상단, 하단과 상 .
과도접지 임피 던스는 접지 전극의 전위를 인가한 전류로 나누어 계산하였다. 접지전극의 길이에 따른 과도접지임피던스의 파형(Z-t곡선)을 그림 5에 나타 내었으며, 시간에 따라 지수 함수적으로 감소하는 양상이다.
즉 측정대상 의 접지전극으로부터 전류보조전극을 연결하는 도 선과 전위보조극 사이에 발생하는 전자유도결합에 의해서 오차가 발생하게 된다. 그러므로 본 연구에 서는 IEEE 81.2-1991 에서 권고하고 있는 그림 1과 같이 전류보조전극을 전위보조극과 90[°] 각도로 배 치하는 수정된 전위강하법을 적용하였다16].
또한 임펄스전류를 인가시 키는 전류보조선으로 38W GV전선을 사용하였다. 또한 임펄스전류의 인가위치에 따른 임펄스접지임피 던스의 변동특성을 분석하기 위해 그림 2에 나타낸 바와 같이 측정용 임펄스전류를 인가하는 접지도선 을 접지전극의 상단과 하단에서 각각 인출시켰다.
실험대상 접지전극으로 직경 5[cm], 길이 12, 30, 48[m]인 동관을 지표면에 수직으로 천공기법으로 시 설하였으며, 측정대상의 접지전극 E와 전류보조전극 C 또는 전위보조전극 P사이의 거리는 각각 60[m]로 하였다. 전류보조전극은 낮은 접지저항을 가지도록 시설하였으며, 전위보조전극으로는 1.
5[GS/s] 분해능의 오실 로스코프로 관측하였다. 오실로스코프의 연산기 능을 이용하여 접지전극의 전위 파형을 인가전류의 파형 으로 나누어 임펄스임피던스 파형을 산출하였다.
20[Hz] 〜 100[kHz]의 주 파수대역을 갖는 변류기를 이용하여 전류를 측정했 으며, 접지전극의 전위는 75[毗]의 주파수대역을 갖는 능동성 차동프로브로 측정하였다. 인가전류와 접지전 극의 전위 파형은 500[MHz], 2.5[GS/s] 분해능의 오실 로스코프로 관측하였다. 오실로스코프의 연산기 능을 이용하여 접지전극의 전위 파형을 인가전류의 파형 으로 나누어 임펄스임피던스 파형을 산출하였다.
실험대상 접지전극으로 직경 5[cm], 길이 12, 30, 48[m]인 동관을 지표면에 수직으로 천공기법으로 시 설하였으며, 측정대상의 접지전극 E와 전류보조전극 C 또는 전위보조전극 P사이의 거리는 각각 60[m]로 하였다. 전류보조전극은 낮은 접지저항을 가지도록 시설하였으며, 전위보조전극으로는 1.2[试 상용 봉상 접지전극을 설치하였다. 또한 임펄스전류를 인가시 키는 전류보조선으로 38W GV전선을 사용하였다.
접지전극의 상단, 하단과 상 . 하단을 통하여 임펄스전류가 유입 되는 조건에서 접지전극의 전위상승을 측정하고, 임 피던스-시간특성과 실효임펄스접지 임피던스를 산출 하고, 각 실험조건에 대한 결과를 비교 . 검토하였다.

대상 데이터

본 논문은 산업자원부에서 시행하는 대학전력연구센터 육성 . 지원사업의 지원에 의해 작성되었습니다.

이론/모형

뇌보호설비에 관한 한국산업규격인 KS C 1EC 61024-1에서 제안하고 있는 뇌보호용 접지시스템을 봉상 접지전극으로 시설하는 방법에 대하여 실험하 였다. 길이 30[m]인 접지전극의 상단 또는 하단에 임 펄스전류를 인가하였을 때 인가전류와 접지전극의 전위 파형을 그림 7에 나타내었다.

성능/효과

뇌보호용 접지 시스템의 적절한 과도접지 임피던스 를 얻기 위한 최선의 방법은 접지저항과 인덕턴스를 감소시키는 것이다. 심매설 접지전극의 실효접지임 펄스 임피던스는 임펄스전류의 상승시간이 짧아짐에 따라 증가하였으며, 접지저항에 비해 큰 값을 나타 내었고, 접지전극의 길이에 따라 감소하였다. 길이가 긴 접지전극을 뇌보호설비용 접지시스템에 적용하 는 경우 과도접지임피던스 저감 측면에서 보면 접지 도선을 접지전극의 상단에서 인출하는 것이 보다 효 과적이다.
측정 용 임펄스전류의 상승시간은 접지전극의 길이와 전 류보조전극까지의 접속선의 인덕턴스에 의하여 제 한되므로 가장 짧은 상승시간은 약 5Rs] 이 었다. 접 지시스템의 임펄스전류에 대한 실효임피던스는 인 가전류의 상승시간과 접지전극의 길이에 따라 변화 하며, 인가전류의 상승시간이 짧을수록 실효임펄스 임피 던스는 크게 나타났다. 실효임펄스임피 던스가 접지전극의 길이에 반비례하여 감소하는 것은 임펄 스임피던스의 결정에 접지저항이 지배적으로 작용 하였기 때문인 것으로 볼 수 있다.
접지전극의 길이가 증가함에 따라 실효임펄스임 피던스는 인가전류의 상승시간에 대한 영향이 상대 적으로 작으며, 본 실험 조건에서 길이 48[m] 접지전 극의 접지저항이 가장 작으므로 과도특성의 변동이 적은 것으로 나타났다. 결국 접지저항의 저감은 접 지 시스템의 실효임펄스임피던스를 줄이는 핵심적 요소임을 알았다.

참고문헌 (11)

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상세보기
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IEEE Std 81.2-1991, 'IEEE Guide for Measurement of Impedance and Safety Characteristics of Large, Extended or Interconnected Grounding Systems', IEEE Inc., pp.1731, 1991
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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