임펄스 전류에 대한 대규모 접지시스템의 정상상태 및 과도상태의 접지임피던스 특성

초록

서지전류를 대규모 접지극(Pile)에 인가시켜 정상상태 접지저항과 과도상태의 접지임피던스를 측정하였다. 간이식 접지저항 측정계로는 1 Ω 이하의 극히 낮은 접지극의 접지저항을 정확하게 측정한다는 것이 불가능하며, 접지저항의 정확한 측정을 위해서는 접지극의 전위를 충분히 상승시켜 전압변동폭을 최대한으로 억제하여야 한다. 본 논문에서는 임펄스전류 발생장치를 이용하여 정상상태 접지저항의 정확한 측정뿐만 아니라 과도상태시의 접지저항 즉, 서지에 대한 접지임피던스의 과도특성도 측정·분석하였다. 접지저항 측정시에는 전위보조극과 전류보조극의 위치에 따라 측정값이 달라지며, 특히 대규모 접지체에서는 아주 낮은 접지저항을 나타내기 때문에 지표면의 미소한 전위분포를 고려하여 충분히 이격된 정확한 보조극의 이격거리가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 지표면의 전위분포곡선의 분석을 통하여 전위보조극과 전류보조극을 이격시켜 측정하였다. 임펄스전류 발생장치의 충전전압을 2∼6 kV로 변화시켜 가며 서지전류를 인가하였을 경우의 접지극(Pile)의 전위상승 파형과 과도접지임피던스 파형을 관찰하였다. 접지임피던스 파형에서 0∼50 ㎲까지는 접지극의 인덕턴스 성분에 의한 접지임피던스 상승부(유도성 특성)로서 정상상태의 접지저항보다 수 배 내지 수 십배 정도까지 높아지는 것을 알 수 있었다. 50∼300 ㎲까지는 유도성 특성이 사라진 이후 안정되어 평탄한 특성을 나타내었으며, 이 부분이 정상상태 접지저항을 나타내는 부분으로서 파형의 가장 긴 시간동안 일정한 값을 유지하였다. 서지전류의 크기가 커질수록 전위상승 파형 뿐만 아니라 접지임피던스의 파형의 진폭도 줄어들어 평탄한 부분의 관측이 상당히 용이하였다. 이로써 접지저항값이 낮은 대규모 접지체의 접지저항을 측정할 때에는 큰 전류를 인가시켜 주어야만 충분한 전위상승을 얻을 수 있으며, 따라서 정확한 접지저항의 측정이 가능하다는 것을 보여준다. 그러나 정상상태 접지저항은 서지전류의 크기에 관계없이 모든 경우에 대해 일정하게 측정되었다. 300 ㎲ 이후에는 주접지극(Pile)과 전류 보조극이 이루는 폐회로 내에서 나타나는 히스테리시스 효과에 의해 접지임피던스가 무한대로 발산하는 형태를 띠었다. 본 연구를 통하여 서지전류를 이용한 대규모 접지체의 접지저항을 정확하게 측정하는 것이 가능하였으며, 동시