빌딩 내에는 각종 설비기기가 설치되어 있고 접지종류도
기기접지, 신호용 접지등 여러 가지이다. 더욱이 피뢰용 접지도 빌딩의 부지
내에는 많은 접지전극이 존재하게 된다.
이와같은 상황에서 어떤 접지계에
지락사고가 생긴 경우 또는 뇌전류가 유입된 경우 다른 접지계에 전위상승을
일으키는 전위간섭의 우려가 예상된다. 이 전위간섭을 정량적으로 평가하기 위해서는
전위간섭계수를 도입하여 검토한다.
독립접지라는
것은 개별적으로 접지시공을 하는 방식이다. 이상적인 독립접지라는 것을 예를
들면 그림1과 같은 접지전극이 있는 경우 한쪽의 전극에 접지전류가 아무리 흘러도
다른 쪽의 접지극에 전혀 전위상승을 일으키지 않는 경우이다. 이상적으로 2개의
접지극은 무한 대의 거리만큼 떼어놓지 않으면 완전하게는 독립한다고 할 수
없다.
물론 현실적으로는 전위상승이 일정한 범위내에 들어가면 상호 독립했다고 간주한다. 그 간격은 다음의 3가지 요인에 의존한다.
전위상승의 허용치에 대해서는 인체의 경우에는 허용접촉전압,약전긱에 대해서는 과전압내성이 문제가 된다. 또한 지락전류가 작아도 대지저항률이 높으면 간섭의 정도도 커지게 된다. 한정된 부지 내에서 접지계통이 많은 경우 접지전극간에 충분한 거리를 유지하기가 어렵다.
여기서
전위간섭계수는 아래와 같이 정의한다. 그림 2와 같이 접지전극에 지락전류가
흐르면 이 전극은 전위가 상승하고 전극 부근에 전위분포를 발생시킨다. 그 결과
다른 전극의 전위도 상승한다. 여기서 다른 전극에 미치는 영향의 척도로서 다음
식과 같은 전위간섭계수 X를 도입한다.
Vx : 다른극의 전위, V0 : 自극의 전위
어떤 접지극의 전위분포를 구하는 이론식이 있으면 이를
근거로 자극의 전위 V0, 거리 X 만큼 떨어져 있는 다은 극의 전위 Vx를 계산하여
이론적인 전위간섭계수를 구할 수 있다.
이외의 경우는 접지 시물레이션에
의해 추정할 수 있으며 여기서는 후자의 방법으로 얻은 전위간섭계수에 대해
설명한다.
접지전극의
종류를 角板狀, 봉상극, 봉상 병렬극으로 하고 이를 그림 3과 같이 배치하였다.
여기서 전극의 치수 및 전극이격거리는 모델 실험을 위해 적당한 수치로 하고
있다.
그림 3의 배치에서 전류를 흐르게 하는 유입측과 이로 인해 전위의
간섭을 받는 상승측으로 각각 나누어 표2와 같은 전위간섭계수를 얻었다. 예를
들면 전극, E1에 의한 전위간섭에 대하여 전극 E2에 대해서는 계수가 0.0488
이다. 이 의미는 E1의 전위의 약 5[%]가 E2에 간섭을 초래하는 것을 나타낸다.
따라서 각각의 전극에 대해서 그 간섭을 받는 정도를 [표]의 수치에 의해 평가할
수 있다.
|
유입측 \ 상승측 |
E1 |
E1 |
E1 |
E1 |
|
E1 |
\ |
0.0488 |
0.0512 |
0.0477 |
|
E2 |
- |
\ |
0.0925 |
0.0611 |
|
E3 |
- |
0.354 |
\ |
0.405 |
|
E4 |
- |
0.0624 |
0.107 |
\ |
이상적인 독립접지란 인접된 접지극에 고장전류 유입시에도 다른 쪽의 접지극에 전혀 전위상승을 일으키지 않는 경우를 말하며, 일반적으로 20m이상 이격하고 전위상승이 일정한 범위 이내로 되었을 경우 상호 독립했다고 인정한다. 따라서 제한된 부지에서의 독립접지는 접지전극 상호의 전위간섭문제가 발생되어 빌딩접지로는 적당하지 않다. (노이즈 발생의 주원인이 된다) 최근에는 정보통신설비의 안정적인 운전을 위해 빌딩구조체접지를 채용하고 임피던스에 의한 노이즈 예방을 위해 각 층별 기준전위확보접지를 채택하는방식의 접지시스템이 추전된다.
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