1. 접지방식의 형태
한 건축물에서 구내에 접지해야 할 기계기구가 여러개 있는 경우 단독접지와 공통접지로 대별된다.
1) 개별 단독접지 (전기사업법, 내선규정)
2) 독립적으로 접지한 접지선을 연접한다.
3) 공용으로 접지한다.
4) 건축물구조체 철골, 철근부근에 접지선을 연결한다.
2. 접지계의 전위 간섭
1) 접지전극의 상호간섭
이상적으로는 2본의 접지전극이 무한대의 거리로 이격되어 있지 않으면 완전하게 독립되어 있다고 할 수 없다.
그러나 현실적으로 전위상승이 일정범위이내이면 상호간에 독립된 것으로 간주한다.
2) 전위간섭계수
① 전위간섭의 근본원인은 접지극(A) 및 전위간섭을 받는 다른 접지극(B)의 개별접지된 두 개의 접지계에서 접지극(A)의 전위 상승으로 발생한다.
② 간섭전위계수란 접지극 A의 전위에 의하여 접지극 B에 미치는 전위간섭의 정도를 평가하는 척도를 말한다.
3) 이격거리의 결정요인
① 접지전극의 이격거리 S=ρI/(2πΔV)[m]
② 따라서 이격거리는 접지장소의 대지저항률, 접지전류의 최대값, 전위상승의 허용값에 따라 결정된다.
3. 단독접지
1) 단독접지의 시설
① 단독접지란 접지목적 및 종별에 따라 개별적으로 접지공사를 하는 방식이다.
② 이상적인 단독접지 방식이란 어느 한쪽에 접지전류가 흐를 경우 다른쪽 접지전극에 전위상승에 영향을 전혀 주지 않아야 한다. 따라서 두 접지극 이격은 20m이상 무한대의 거리를 두어야 한다.
2) 단독접지의 특징
<장점>
① 타 접지에 전위상승의 영향이 거의 없다
② 선로의 노이즈를 피할 수 있다.
③ 다른 기기계통에 영향이 적다.
<단점>
④ 소요접지 저항값을 얻기가 힘들다.
⑤ 공통접지에 비하여 접지신뢰도가 낮다.
⑥ 제한 면적에서 시공에 어려움이 많다.
⑦ 접지계통이 복잡하고 접지공사비가 상승한다.
3) 단독 접지전극의 전위 간섭
① 이상적인 단독접지는 2개의 접지전극이 있는 경우에 한편의 접지전극에 접지전류가 흘러도 다른 접지전극에는 절대로 전위상승이 발생하지 않는 경우이다.
가) 현실적으로 전위상승이 일정범위 이내이면 상호간에 독립된 것으로 간주된다.
나) 접지전극 상호간의 이격거리는 대지저항률 ρ[Ω·m], 접지전류의 최대값 I[A], 전위상승의 허용값 ΔV[V]의 3가지 요인에 의한다.
② 전위상승 허용값은 접지전류가 작아도 대지저항률이 높으면 전위상승은 높게 되므로, 이격거리를 크게 하여야 전위상승이 억제된다.
③ 보폭전압의 관점에서 전이경도가 문제된다. 따라서 제한된 부지 내에서 다수 계통의 접지공사를 시행하는 경우에 상호간에 단독접지로 하는 것은 대단히 곤란하다.
표) 단독접지의 이격거리[m]
| 상정 접지전류[A] | 전위상승 허용값(ΔV) | ||
| 2.5V | 25V | 50V | |
|
10 |
63 | 6 | 3 |
| 50 | 318 | 32 | 16 |
| 100 | 637 | 64 | 32 |
※대지저항률ρ=100[Ωm]
4) 시공시 유의사항
① 접지극에 접지전류가 흐르면 다른 접지극에 전위상승의 영향이 없어야 한다.
② 접지선은 충분한 기계적강도, 내식성 및 전류용량을 가진 것이여야 한다.
③ 접지극은 내부식성 재료로서 동판의 경우 두께 0.7mm이상, 넓이 900㎠ 이상인 것
동봉은 직경 8mm 이상, 길이 0.9m이상의 것을 사용해야 한다.
5) 적용대상
① 피뢰기, 피뢰침설비, 통신 컴퓨터 시스템 등에 적용한다.
② 건축물의 피뢰설비, 통신설비 등의 접지극은 통합접지 할 수 있다.
단, 낙뢰 등 과전압보호를 위하여 SPD를 설치하여야 한다.
4. 공통접지
1) 공통접지의 시설
공통접지란 1개소 또는 여러 개소에 시공한 공통의 접지전극에 개개의 기계, 기구를 모아서 접속하여 접지를 공용화하는것을 말한다.
2) 공통접지의 특징
① 각 접지전극이 병렬로 접속되므로 접지저항이 낮다.
② 접지전극 1개가 불량이 되어도 다른 접지전극으로 보완하여 접지 신뢰도가 향상된다.
③ 건축 구조값을 이용한 구조체 접지로 하면 접지저항을 대단히 낮게 할 수 있다.
④ 접지전극의 수량을 경감시킬 수 있으므로 경제적이다.
⑤ 부하측 기기의 절연이 열화되어 지락사고가 발생하는 경우 금속체 회로를 통하여 지락전류가 전원에 흘러 보호계전기로 지락보호가 가능하다.
⑥ 절연 열화된 부하기기의 금속제 외함 등에 인체가 접촉되는 경우 인체에 큰 지락전류가 흐르지 않으므로 안정성이 높다.
3) 공통접지의 전위간섭
접지를 공용시에 일부 설비에서 지락전류가 발생하는 경우에 전위상승이 다른 설비로 파급되는 위험이 있어 접지공용을 회피하였다.
① 대형건물에서 단독접지를 하기 위해서 접지극간의 거리를 20m 이상 이격하여야 한다.
② 다른 설비에서 발생하는 접지전류의 특성
가) 피뢰설비, 피뢰기에는 큰 접지전류가 발생할 수 있다.
나) 변압기 중성점 접지의 접지전극에는 부하기기의 누설전류가 환류한다.
다) 컴퓨터와 주변기기에는 전원에서의 노이즈 침입을 방지해야 한다.
③ 전위상승이 타 전기기기에 미치는 영향
가) 컴퓨터와 주변기기의 경우 접지선에서 잡음이 침입하면 오동작 우려가 있다.
나) 의료용 전기설비의 경우 접지선 전위상승이 환자의 감전사고를 유발한다.
다) 측정장치의 경우 접지선 전위상승이나 임펄스 잡음으로 측정값 오차가 발생한다.
4) 적용대상
① 저압접지극과 고압 및 특고압 접지극의 접지저항 형성 영역에 포함되어 있는 경우
② 일반기기 및 제어반 등에 적용한다.
5. 단독접지와 공통접지의 비교
| 구 분 | 단독접지 | 공통접지 |
| 추 세 | 감소 추세 | 증가 추세 |
| 신뢰도 | 신뢰도가 낮다 | 신뢰도가 높다 |
| 전위상승 | 전위상승이 높다 | 전위상승이 낮다 |
| 타 기기에 미치는 영향 | 인접기기에 영향이 크다 | 인접기기에 영향이 작다 |
| 설치 비용 | 비용이 작다 | 비용이 크다 |
| 접지저항 확보 | 접지저항 확보가 어렵다 | 접지저항 확보가 쉽다 |
6. 공통접지의 문제점
공통접지의 가장 큰 문제점은 접지사고의 경우 접지점의 전위가 상승하여 접지를 공용한 전체 설비에 파급된다.
1) 제2종 접지선과 누설전류
① 제2종 접지전극에는 부하기기의 누설전류가 환류되어 장시간에 걸쳐 접지전류가 흐를 가능성이 있다.
② ex) 라인 필터의 콘덴서를 통하여 접지 전류 흐름이 형성되어 누설전류가 흐른다.
2) 전위상승 문제
① 큐비클 외함과 제2종 접지를 공용했을 경우
가) 피뢰기가 동작하는 경우 접지전위가 상승할 우려가 있어 별도로 접지한다.
나) 부하기기의 절연저하로 누설전류가 흐르면 모두 제2종 접지극에 환류 접지점의 전위가 상승한다.
② 기기의 프레임 전압의 경우
가) ex) 접지선 저항 2Ω, 지락전류 100A, 분기회로용 과전류차단기 정격전류 125A일 경우
나) 지락전류는 차단되지 않고, 전원으로 접지선의 거리에 비례해서 각 부하기기에 접촉전압이 발생한다.
7. 우리나라 접지의 공용기준
1) 철골과 대지간 전기저항이 2Ω 이하
① 비접지식 고압전로 기계기구의 제1종 접지공사
② 비접지식 고압전로와 저압 전로를 결합하는 변압기의 제2종 접지공사의 접지극
③ 제3종 접지공사 및 특별 제3종 접지공사의 접지극
2) 접지의 겸용
전력용의 접지극 또는 접지선은 피뢰침용 접지극과의 거리는 2m이상 이격하여 시설하여야 한다.
다만, 건축물의 철골 등을 각각의 접지극 및 접지선에 접지하는 경우는 제외하고 있다.
8. 유의사항
1) 건축물 구조체가 완전한 전기적인 케이지이고, 전기저항이 2Ω 이하의 경우에 시공할 것.
2) 구조체를 이용한 공통접지의 경우 유의사항
① 설비기기와 구조체를 잇는 연접접지선은 25㎟ 이상의 연선을 사용하여 단거리로 포설하여야 한다.
② 건물을 출입하는 모든 회로(통신, 전력회로)의 출입구에 보안기(SPD)를 설치하여 그 접지를 구조체에 접지할 것.
③ 건물 구조체가 대지와 같이 전위변동이 없도록 시공할 것.
<참고자료> 최신전기설비의 이해(기다리, 최기영), 최신피뢰시스템과 접지기술(성안당, 강인권), 전력사용시설물 설비 및 설계(성안당, 최홍규)