접지선의 굵기
가. 서론
접지계의 기본구성은 접지선, 접지전극, 컨넥터 등으로
구성되며, 이들 구성품은 전류용량, 기계적강도, 내부식성 등의 조건을 만족하여
접지계의 신뢰도를 높여야 한다. 특히, 안전용은 정상상태에서는 지락전류가
흐르지 않으나, 고장이 발생하면 지락 전류를 용이하게 대지에 흘려 전위상승을
억제하여야 한다.
1. 접지선 선정시 고려사항
- 전류용량
접지선에 전류가 흐르면 Joule열이 발생하여 접지선의 피복과 소선을 용단시킬
수가 있으므로, 전기통로로서의 기능을 만족하기 위하여 충분한 전류용량을
가져야한다.
- 기계적 강도
전류에 의해 발생하는 전자기계력에 견디며, 매설시 접속 등을 고려한
충분한 기계적강도를 가져야 한다
- 내구성(내식성)
접지선을 지중에 매설되므로 접지선의 내부식성, 발열과 방열을 위한 온도상승한도
조건을 고려하여야 한다.
- 도전율
도전율은 국부적으로 위험한 전위차가
발생하기 않을 정도이어야 하나, 고장전류에 의한 용단 및 기계적 강도면을
고려한 굵기이면 도전율은 충분하다고 할 수 있다.
2. IEEE 80-86 Guide에서 추천된 식
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- A : 접지선의 단면적
- Ig : 전류 A
- Tm : 도체의 최고허용온도로서 250℃적용(압축식)
- Ta : 주위온도로 40℃ 적용
- tc : 통전시간(초)
- αr : 20℃ 도체저항온도계수
- ρr : 20℃ 접지도체 고유저항
- TCAP : 도체의 열용량계수
- α : 0 ℃도체 저항온도계수
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기계적 강도를 고려하는 경우 접지선의 최소굵기는 볼트접속은
80㎟ 이며, 일반적으로 100~150㎟이다. 단 계기용변류기 2차 접지선으 예외이다.(한국전력
변전건설설계 자료)
나. 계산식에 의한 접지선의 굵기
3. 나동선의 경우
한국전력의 현재(98년) 용단방지를 위해 적용하고 있는
접지선의 굵기결정 설계기준이나,
동선에만 적용되는 식이며, 강도에 대한
불확실성, 비동선의 용량측정 및 동선과 비교불가, 도체상수 결정과 개념 적용의
비실용성, 재료의 열용량계수 등이 반영되지 않아 개정의 여지를 안고 있으며,
위에서 표현된 IEEE 80-86에서 권장된 식을 참고한다.
- A : 접지선의 단면적(㎟)
- S : 고장계속시간(초)
: 2초적용(한국전력)
- t : 접지선의 용단에 대한 최고 허용온도 {
일반적으로 : 나동선 : 850℃, GV : 120℃(주위온도 40℃)}
{ 한국전력에서는
나동선 : 250℃(압축식), 주위온도 40℃}
- I (A) : 고장전류
4. IV 전선의
경우(나동선+전선관)
- I : 고장전류(kA)
- 9.4 : IV 전선이 단시간 허용온도(120℃)에 달한
경우의 계수 (단,주위온도 40℃)
5. 접지전극
접지전극의 전류용량은 토양의 대지저항률과 토양과 접촉하는
전극의 접촉면적에 관계된다. 접지전극의 기준은 직경 14mm, 길이 1m 의 동복
강봉제 접지동봉을 규정하고 있으며, 이 접지봉은 14×164mm의 리드단자를
구비하여야 한다. 또한 접지동판은 1t×300×300[mm]로 규정되어 있으나,
실제사용하는 동판의 크기는 규격을 초과한다.
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- Io : 접지전극 표면의 전류밀도
- ρ : 대지저항률 Ω·㎝
- t : 통전시간 [초]
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6. 한국전기설비규정 - 보호도체단면적
다. 접지선의 최소 굵기(동선의 경우)
접지공사별 |
최소 굵기 |
1종 접지공사 |
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2종
접지공사 |
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3종, 특3종
접지공사 |
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