[논문]매설지선 방식을 적용한 에너지 자립마을용 수상 태양광 발전 시스템의 접지저항 분석

고재우; 임종록; 차혜림; 김시한; 이창구; 안형근

doi:10.4313/jkem.2016.29.5.303

매설지선 방식을 적용한 에너지 자립마을용 수상 태양광 발전 시스템의 접지저항 분석
Analysis of Grounding Resistance for Zero Energy Town Floating PV System Using Underground Wiring 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.29 no.5, 2016년, pp.303 - 306

고재우 (건국대학교 전기공학과) , 임종록 (건국대학교 전기공학과) , (건국대학교 전기공학과) , 차혜림 (건국대학교 전기공학과) , 김시한 (건국대학교 전기공학과) , 이창구 (한국에너지기술평가원) , 안형근 (건국대학교 전기공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Floating PV system is installed on the water such as artificial lake, reservoir, river for the purposes of zero energy town and/or large scale of PV station. There are electrical gains from cooling effect by water and reflection of water surface. Particularly, floating PV power station with high efficiency solar cell modules receives a lot of attention recently. Floating PV system is installed on the water, which means grounding method to the frame of solar cell and electrical box such as connector band and distribution panelboard should be applied in different way from grounding method of PV system on land. The grounding resistance should be 10[${\Omega}$] in case the voltage is over 400[V] in accordance with Korean Standard. The applicable parameters are the resistivity of water in various circumstances, depth of water, and length of electrode in order to meet 10[${\Omega}$] of grounding resistance. We calculated appropriate length of the electrode on the basis of theoretical equation of grounding resistance and analyzed the relation between each parameters through MATLAB simulation. This paper explains grounding system of floating PV power station and presents considerations on grounding design according to the resistivity of water.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문에서는 수상 태양광 발전 시스템에서의 전기사업법 전기설비 기술 기준에 적합한 접지저항 값을 만들기 위한 변수에 대하여 연구하였다. 일반적으로 설치 가능한 지역의 물을 바탕으로 수상 태양광 발전 시스템에서의 수중저항률을 측정하였으며 그 값을 이론식에 대입하여 접지저항을 계산하였다.

제안 방법

이 방식을 수상 태양광 발전 시스템에 적용하여 지표면에 수평하게 접지선이 매설되는 것과 같이 물의 수면에 수평하게 접지선을 매설하는 방법을 적용하였다. 또한 수심과 매설지선의 길이를 변화하여 MATLAB 시뮬레이션을 실시하였으며 실제 적용되는 접지저항을 만족하기 위한매설지선의 길이를 시뮬레이션을 통해 역산하였다.
본 논문에서는 수상 태양광 발전 시스템의 접지 방법에 대해서 다루고 있으며, 대지저항률 대신에 수중저항률을 적용하여 이론적인 접지저항 값을 계산하였으며 그 이론식을 바탕으로 MATLAB 시뮬레이션을 실시하였다.

대상 데이터

수상 태양광 발전 시스템이 설치되는 물의 환경 조건은 각기 다르기 때문에 수상 태양광 발전 시스템이 설치될 수 있는 다양한 종류의 물의 비저항을 측정하였다. 비저항을 측정한 물은 한강, 중랑천, 수돗물, 샘물이며 비저항은 온도에 민감하기 때문에 동일한 온도에서 측정하였다.

성능/효과

접지저항(R)은 매설지선의 길이가 증가할수록, 매설깊이가 증가할수록 감소하는 경향을 보인다. 두 가지의 변수 중 매설지선의 길이가 접지저항에 더 큰 영향을 미치게 되고 오차를 줄이기 위해서 매설지선의 길이는 매설 깊이를 함께 고려하여 결정해야 한다.
접지저항(R)은 매설지선의 길이가 증가할수록, 매설깊이가 증가할수록 감소하는 경향을 보인다. 두 가지의 변수 중 매설지선의 길이가 접지저항에 더 큰 영향을 미치게 되고 오차를 줄이기 위해서 매설지선의 길이는 매설 깊이를 함께 고려하여 결정해야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수상 태양광 발전 시스템이란 무엇인가?	수상 태양광 발전 시스템은 다습한 지역(수상, 습지)에 태양광 모듈을 설치하고 발전을 하여 생산되는 전기를 전력계통에 전달하여 사용하는 것을 말한다. 수상태양광 발전 시스템은 설치비용이 육상 태양광 발전시스템에 비해 비싸다는 단점이 있지만, 물의 증발열흡수로 인한 온도 강하와 수면에서의 빛의 반사효과로 육상 태양광 발전 시스템보다 발전효율이 약10[%] 높고 [1-3] 녹조류 저감 [4] 등의 긍정적인 효과를 보여주고 있다.
	수상 태양광 발전 시스템에서 수중에 직접 접지선을 이용해 정확한 접지저항값을 계산하는 방법은?	수심이 깊은 수상 태양광 발전 시스템에서는 접지선을 수중을 통과하여 수저의 땅 속에 매설하기가 현실적으로 어려운 부분이 많기 때문에 일반적으로 땅보다 비저항이 작은 수중에 직접 접지선을 설치하는 경우가 많다. 이 경우 설치되는 물의 비저항 값을 정확하게 측정해야 이론적으로 정확한 접지저항 값을 계산할 수 있다.
	육상 태양관 발전 시스템에서 사용하는 접지방법은 무엇인가?	일반적으로 수상 태양광 발전 시스템은 수상이나 습지의 특수한 설치환경을 가지므로 육상 태양광발전 시스템과 태양광 모듈의 구성요소 및 부자재의 종류가 다르다. 접지방법의 경우 육상 태양광 발전 시스템은 전기사업법 전기설비 기술 기준에서 제시하는 접지저항 10[Ω]의 제 1종, 특별 제 3종 접지를 따르고 있으며, 수상 태양광 발전 시스템의 경우는 확실한 접지방법이 규정되어 있지 않은 상황이다. 본 논문에서는 수상 태양광 발전 시스템의 접지 방법에 대해서 다루고 있으며, 대지저항률 대신에 수중저항률을 적용하여 이론적인 접지저항 값을 계산하였으며 그 이론식을 바탕으로 MATLAB 시뮬레이션을 실시하였다.

참고문헌 (6)

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G. F. Tagg, Earth Resistances (London George Newnes Limited, 1964)

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