변압기 2종접지의 접지저항 기준이 어떻게 나왔을까요?
원리와 개념을 이해하면 공부가 쉽습니다.
지락(地落 ground)은 단락(短落 short)과 비슷한 개념 입니다.
예를 들어 500KVA 용량의 변압기가 단락 되었을 경우에 단락전류를 어떻게 구하지요?
변압기의 %임피던스를 이용해서 구하지요!
단락전류(Is)=변압기 정격전류(In)*(100/%Z)[A]
단락회로의 선로저항이 0라고 볼때 전류를 제한하는 인자로 변압기의 %임피던스가 작용하기
때문입니다.
지락(地落)은 단락(短落)이 대지(大地)를 통해서 일어난 것이라고 할 수 있습니다.
그리고 대지의 저항은 "0"에 근접하지요!
물질의 전기저항[Ω]=고유저항율[Ω/M]*(길이[M])/(면적[M^2])
전자기학의 전기저항 원리식에서 통전경로가 되는 대지의 면적이 무한대에 근접하기 때문에 그렇습니다
(지락시 통전경로는 지구가 되고 통전경로 단면적은 지구의 단면적이 됩니다)
그러면...
중성점 접지 전력계통에서 1선 지락이 일어났을 때 지락지점에서 지락선로와 대지 접촉부 사이의 접촉저항인 접지저항이 없다고 가정하면 중선선과 지락선 사이에 단락회로가 구성 됩니다.
그 회로를 머리 속에 그려보시면 지락 전류값을 어떻게 구해지는지 알 수 있습니다.
지락(地落)전류(Ig)=지락회로전압/(지락회로저항)[A]
지락회로의 저항값이 바로 2종 접지저항 값이 됩니다(지락회로 대지저항을 0로 보기 때문)
그리고... 2종접지 저항값 계산식에서 나오는 150,300,600, 값의 의미입니다.
변압기 중성선의 2종 접지 저항값은 무작정 낮은 것이 좋은 것은 아닙니다.
중성선 접지저항값이 낮으면 지락사고시 지락전류값이 커져서 위험해지기 때문입니다.
그래서 중성선 접지값을 전기설비의 용도에 맞게 적용하고 있습니다.
(직접접지, 저저항접지, 고저항접지...)
일반적인 중성선접지 저항값의 기준은 지락이 발생했을 때 지락전류 회로에서 발생하는 전위상승이 일정값을
넘지 않도록 제한하는 기준입니다.
접지극(2종 접지점)에서 발생하는 전위차가 150,300,600을 넘지 않도록 제한하는 것입니다.
예를 들어 3상 4선식 6600V/(380V,220V) 전력 계통에서 상/대지 전압 220v 일때, 변압기 1,2차 혼족 지락사고가 발생하여 2차측 중성선에 150v의 대지전위가 발생하면 2차측 건전상의 대지전압은 정상 대지전압과 지락대지전위가 직렬합성되어 나타납니다.
지락 대지전위 상승값을 150V 이하로 유지할 수 있도록 중성선 접지 저항값을 유지하면 지락사고시 아래와 같은 대지전압이 발생합니다.
"220v + 150v = 370v"
즉 370v의 상/대지 전압이 발생하여 평상시의 상/대지 전압 보다 150V가 상승하는 것 입니다.
저 정도의 대지 전위상승에 전기설비가 견딜 수 있도록 구성한 것입니다.
대지전위 상승을 낮추려면 2종접지저항 값을 낮춰야합니다.
지락전류가 매우 큰 값일 경우 2종접지저항 값을 극소화 해야하는데 접지저항값을 극소화 하는 것은 매우 어려운 일입니다.
(접지저항은 대지저항율에 종속되는 값으로 대지저항율을 낮추는 것은 어렵기 때문에 일정값 이하의 접지저항을 확보하기 위해서는 접지공사를 기하급수적으로 확대해야하는 어려움이 있습니다)
그래서 지락사고시 신속하게 차단하는 차단장치를 설치하여 대지전위 상승을 300v,600v로 여유치를 부여한 것입니다.(대지전위 상승허용값이 높다=허용 접지저항값이 높다)
개인적으로 전기 품질이 좋지 않았을 때는 필요한 일이었지만 우리나라의 전력 품질이 세계 최고수준인 지금 상태에서 실무자의 입장에서 볼때 저 값은 그다지 좋은 기준은 아니라는 생각이 듭니다.
기준값의 책정했을 때와 지금의 기술 수준과 전기전자제품의 품질이 달라진 것 입니다.
세상에서 가장 고품질의 전력이 확보되어있고, 매우 정밀한 전력설비들이 많은 대한민국의 현재 전력 계통에서 사용하기가 좀 불안한 기준이라는 것이지요!
그래서 국제표준을 토대로 최소접지저항(最小接地抵抗)을 지향하는 등전위공통접지(等電位共通接地)
형태로 접지규격이 바뀌어져 가고 있습니다.
접지는 누전이 발생했을 때 누전 전류기 대지로 안전하게 흐를 수 있는 경로를 형성하여 전기로 인한 사고를 예방하는 전력계통에서 가장 중요한 보호설비라고 할 수 있습니다.
좀 더 안전하고 효율적이며 경제적인 전력계통을 만드는 것이 전기기술인들의 임무입니다.
참조로 2종접지는 위의 사진과 같이 Y결선 중성점에 설치하고 아래의 사진과 같이 델타결선 한상(300V 이하 변압기), 변압기 고/저압 혼촉방지판에도 설치합니다.
