[논문]접지임피던스 측정시 보조전극의 배치 기준 연구

김동우; 길형준; 김동욱; 이기연; 문현욱

doi:10.5370/kiee.2011.60.10.1984

접지임피던스 측정시 보조전극의 배치 기준 연구
Placement Standard Research of Auxiliary Probes when Measuring Ground Impedance 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.60 no.10, 2011년, pp.1984 - 1991

김동우 (전기안전연구원) , 길형준 (전기안전연구원) , 김동욱 (전기안전연구원) , 이기연 (전기안전연구원) , 문현욱 (전기안전연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

Among ground impedance measurement methods, the fall-of-potential method is the most thorough and reliable method. In the fall-of-potential method, ground electrode and auxiliary probes are placed in a straight line, and then, auxiliary potential probe is moved away from the ground electrode. The point at which plotted resistance curve flattens out is taken as right position of auxiliary potential probe. However, in some cases, it is hard to place ground electrode and auxiliary probes in a straight line. Therefore, we provided alternative placement method in this research. The method can be easily applicable to placing auxiliary probes. Also, this paper analyzed and compared ground impedance measurement standards of large grounding systems. Based on the analysis, practical measurement method using an earth tester was proposed. The proposed methods presented in this paper will be useful when determining locations of auxiliary probes in alternative positions, and the methods can be applied practically and easily.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그림 8에 나타낸 방법은 장애물로 보조전극을 적정위치에 배치할 수 없는 경우 유용하게 적용할 수 있으나, 이 방법은 일직선상에 수직으로 투영하므로, 그림 7에 나타낸 이상적인 타원의 궤적과는 오차가 다소 클 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 그림 9에 나타낸 바와 같이 곡선 A의 궤적과 거의 유사하면서도 현실상 측정이 가능하면서도 오차가 최소화되도록 곡선 B의 배치방법을 제안하고자 한다. 이 방법의 세부 적용 방법은 다음과 같다.
따라서, 본 논문에서는 접지임피던스의 측정방법을 일반적인 경우의 측정방법과 특수한 경우(대규모 접지전극인 경우)의 측정방법 두가지로 나누고, 각각의 경우에 따른 측정방법을 제시함으로써 접지임피던스 측정시 오차를 최소화하면서도 실용적인 측정방법이 되도록 하였다.
일반적인 경우 접지임피던스 측정은 보조전극을 일직선 배치하고, 전위보조전극의 위치를 전류보조전극 위치의 약 50∼62[%]지점에 배치한 후 보조전극을 이동시키면서 저항이 평탄해지는 지점을 저항값으로 채택하거나, 장애물 등으로 인하여 일직선 배치가 어려울 경우 보조전극간 각도를 29[°] 이내로 배치하여 측정하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여 오차를 줄이면서도 실용적으로 측정할 수 있는 방법을 제시하였다. 일반적인 경우 접지전극의 접지임피던스와 접지저항은 동일한 용어로 사용할 수 있으나, 접지전극의 규모가 상당히 커서 리액턴스 성분을 고려해야 하는 경우 접지임피던스는 접지저항과 동일시 할 수 없으며, 정확한 접지임피던스를 구하기 위해서는 크기와 위상을 측정하여야 한다[3,11].

제안 방법

(2) 일반적인 경우의 접지임피던스 측정방법은 일직선 배치가 기본이나, 장애물 등으로 인해 일직선 배치가 어려울 경우 현실상 측정이 가능하면서도 오차를 최소화 할 수 있는 측정방법을 제시하였다. 이 경우 보조전극간 각도를 약 ±29[°] 이내로 배치하여야 하며, 측정위치는 일직선 배치시 전위보조전극이 61.
본 논문에서는 접지임피던스 측정시 보조전극의 배치방법을 일반적인 경우와 특수한 경우(대규모 접지전극인 경우)로 크게 나누어서 분석하였으며, 측정시 오차를 최소화하면서도 실용적인 측정방법을 제시하였다.
접지저항을 측정할 때 접지전극에서 전류보조전극과 전위보조전극을 일직선으로 배치하여 측정하는 방법은 기본적인 방법이며, 이때 전위보조전극의 위치는 접지전극에서 전류보조전극까지 거리의 50[%] 지점에 배치하는 방법과 61.8[%] 지점에 배치하는 것이 널리 알려져 있으나, 실제 적용시 어느 방법을 적용해야 하는지 명확한 기준이 없거나 잘못 적용되고 있는 사례가 있으므로, 이에 대한 적용방법을 보다 구체화 하고자 한다.

대상 데이터

전극의 형태는 반구형 전극이며, 전극의 반경은 10[m], 대지저항률은 100[Ωm]인 경우를 모의하였다.

성능/효과

이러한 측정방법을 적용할 때 주의할 점은 보조전극간 각도를 29[°] 이상으로 배치할 경우 접지저항이 참값에 비해 항상 작게 측정된다는 것과, 대지구조가 크게 변할 경우 접지저항의 참값이 존재하는 보조전극간 각도는 변할 수 있다는 점이다.

후속연구

따라서 대규모 접지전극의 정확성을 엄밀히 측정하는 경우가 아니라면 IEEE 141에서 제시된 접지 측정기를 사용하는 방법도 가능하며, 국내의 기준, 규정 등에 이러한 측정법을 도입하는 것도 바람직할 것으로 판단된다. 또한, 일반적인 경우의 접지임피던스 측정시 장애물이 있는 경우 보조전극간 각도를 일정각도 이내로 배치하는 방법도 국내에 일부 도입되어 있으나, 향후 더 많은 연구를 통해 실용적이면서도 보다 정확한 측정방법의 도입이 필요하다.
8[%] 지점에 배치해야 하는지도 국내의 측정기준에 명확하게 제시되어 있지 않은 실정이다. 이외에도, 측정용 보조전극을 장애물 등으로 인하여 일직선으로 배치하기 힘들 경우 전위보조전극을 전류보조전극으로부터 이탈하여 측정하는 방법이 국내 기준에 제시되어 있으나 제시된 방법은 측정오차가 클 수 있으므로, 보다 개선된 측정 방법이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	접지임피던스 측정방법 중 가장 신뢰성이 높으면서도 간편한 측정 방법은 무엇인가?	접지임피던스 측정방법 중 가장 신뢰성이 높으면서도 간편한 측정방법은 전위강하법이다. 전위강하법을 이용하여 접지임피던스를 측정할 때 측정용 보조전극은 피측정 접지 전극으로부터 충분히 적절한 거리를 이격하여 일직선상에 전류보조전극과 전위보조전극을 배치하여 측정하는 것이 가장 일반적인 방법이다[1-2].
	본 연구에서 제시한 일반적인 접지임피던스 측정방법인 일직선 배치가 어려울 때 현실상 측정이 가능하면서 오차를 최소화할 수 있는 방법은 무엇인가?	(2) 일반적인 경우의 접지임피던스 측정방법은 일직선 배치가 기본이나, 장애물 등으로 인해 일직선 배치가 어려울 경우 현실상 측정이 가능하면서도 오차를 최소화 할 수 있는 측정방법을 제시하였다. 이 경우 보조전극간 각도를 약 ±29[°] 이내로 배치하여야 하며, 측정위치는 일직선 배치시 전위보조전극이 61.8[%]되는 지점과 ±29[°] 배치시 전류보조 전극이 100[%]되는 지점을 잇는 직선상에 전위보조전극이 배치되도록 한다.
	전위강하법을 이용하여 접지임피던스를 측정할 때 측정용 보조 전극은 어떻게 측정하는 게 일반적인 방법인가?	접지임피던스 측정방법 중 가장 신뢰성이 높으면서도 간편한 측정방법은 전위강하법이다. 전위강하법을 이용하여 접지임피던스를 측정할 때 측정용 보조전극은 피측정 접지 전극으로부터 충분히 적절한 거리를 이격하여 일직선상에 전류보조전극과 전위보조전극을 배치하여 측정하는 것이 가장 일반적인 방법이다[1-2]. 또는, 상황에 따라서 측정선 사이에 유도결합을 고려해야 하는 경우 보조전극간 각도를 90[°] 이상으로 유지하는 것이 더 바람직한 경우도 있다[3-4].

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상세보기
Jinxi Ma, "Extended Analysis of Ground Impedance Measurement Using the Fall-of-Potential Method", IEEE Trans. power Delivery, Vol. 17, No. 4, pp.881-885, Oct. 2002.

상세보기
김동우, 길형준, 김동욱, 이기연, 문현욱, 김향곤, "전위 강하법에 의한 접지저항 측정시 보조전극의 위치변화에 따른 오차 분석", 대한전기학회 논문지, Vol. 59P, No. 2, pp.222-231, Jun. 2010.
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