KR101066566B1 - The system for analyzing electric potential rise using electrolytic tank - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전해 수조를 이용한 전위상승해석 시스템에 관한 것으로서, 접지전극을 전해 수조 중심부의 표면에 장착하고, 접지전극과 전해 수조 사이에 지락전류를 인가시킴으로써, 표면전위상승을 프로브로 측정할 수 있는 전해 수조를 이용한 전위상승해석 시스템을 제공함에 그 특징적인 목적이 있다.The present invention relates to a potential rise analysis system using an electrolytic bath, and by mounting a ground electrode on the surface of the center of the electrolytic bath and applying a ground current between the ground electrode and the electrolytic bath, the surface potential rise can be measured by a probe. Its purpose is to provide a potential rise analysis system using an electrolytic bath.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 용액을 수용하는 반구형의 전해수조; 상기 전해 수조 내에 설치된 접지전극으로 지락전류를 인가시키는 전원공급장치; 제어장치의 작동 제어신호에 따라 프로브를 이동시키고, 설정된 지점의 전위를 측정하는 전위계측장치; 및 프로브의 이동위치를 제어하고, 상기 프로브를 통해 측정된 데이터를 전위계측장치로부터 수신하여, 수신한 데이터를 각종 형태로 해석하는 제어장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving this object is a hemispherical electrolytic water tank containing a solution; A power supply for applying a ground fault current to the ground electrode installed in the electrolytic bath; A potentiometer for moving the probe according to an operation control signal of the controller and measuring the potential at a set point; And a control device that controls the movement position of the probe, receives the data measured through the probe from the potential measuring device, and interprets the received data in various forms. Characterized in that it comprises a.
전해 수조, 프로브, 전위상승, 접지전극 Electrolytic bath, probe, potential rise, ground electrode
Description
본 발명은 전위상승해석 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 접지전극을 수조 중심부의 표면에 장착하고, 접지전극과 수조 사이에 지락전류를 인가시킴으로써, 표면전위상승을 프로브로 측정하는 전해 수조를 이용한 전위상승해석 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a potential rise analysis system, and more particularly, by mounting a ground electrode on the surface of the center of the tank, and applying a ground current between the ground electrode and the tank, using an electrolytic bath that measures the surface potential rise with a probe. It relates to a potential rise analysis system.
일반적으로, 토양의 저항률이 높거나 저저항의 접지계가 요구되는 대규모 전원 및 신호 접지계에는 여러 개의 수평매설지선과 수직봉이 접속되어 있는 망상접지계가 대부분을 차지하고 있다. In general, large-scale power supply and signal grounding systems that require high soil resistivity or low resistance grounding systems occupy most of the reticulated grounding systems having several horizontal buried ground lines and vertical rods connected thereto.
그러나, 접지계통의 최적배치 구조 즉, 수평 매설지선이나 수직봉의 매설 깊이, 간격, 접지극 크기 등의 구조적인 변수가 적지 않다. 이와 같이 많은 변수로 인해 실제 규모의 접지계를 구성하여 최적배치 구조를 찾는 것은 현실적으로 매우 힘들다. However, there are not many structural variables such as the optimum layout structure of the grounding system, that is, the depth, spacing, ground electrode size of the horizontal buried ground line or vertical rod. Due to such a large number of variables, it is practically difficult to find the optimal layout structure by constructing a ground scale of a real scale.
실규모 측정의 대안으로서 계산기를 사용한 수치 해석적인 방법이 있으나, 1[Ω] 이하의 접지저항이 요구되는 망상접지계의 해석상의 계산 오차를 줄이기 위 해서는 많은 계산시간이 요구된다. 이와 같은 해석적인 방법은 접지계를 평가하는데 매우 유용한 수단임은 틀림없지만 유일한 방법은 아니며, 때로는 입증이 필요하다.As an alternative to real scale measurement, there is a numerical method using a calculator. However, a large amount of calculation time is required to reduce the computational error of the network grounding system that requires a ground resistance of 1 [Ω] or less. This analytical method is certainly a very useful tool for evaluating grounding systems, but it's not the only one, and sometimes needs to be proven.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 접지전극을 전해 수조 중심부의 표면에 장착하고, 접지전극과 전해 수조 사이에 지락전류를 인가시킴으로써, 표면전위상승을 프로브로 측정할 수 있는 전해 수조를 이용한 전위상승해석 시스템을 제공함에 그 특징적인 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is provided by attaching a ground electrode to the surface of the center of the electrolytic bath, and applying a ground current between the ground electrode and the electrolytic bath, so that the surface potential rise can be measured by a probe. It is a characteristic purpose to provide a potential rise analysis system using a water tank.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 전해 수조를 이용한 전위상승해석 시스템에 관한 것으로서, 용액을 수용하는 반구형의 전해수조; 상기 전해 수조 내에 설치된 접지전극으로 지락전류를 인가시키는 전원공급장치; 제어장치의 작동 제어신호에 따라 프로브를 이동시키고, 설정된 지점의 전위를 측정하는 전위계측장치; 및 프로브의 이동위치를 제어하고, 상기 프로브를 통해 측정된 데이터를 전위계측장치로부터 수신하여, 수신한 데이터를 각종 형태로 해석하는 제어장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the technical problem relates to a potential rise analysis system using an electrolytic water tank, hemispherical electrolytic water tank containing a solution; A power supply for applying a ground fault current to the ground electrode installed in the electrolytic bath; A potentiometer for moving the probe according to an operation control signal of the controller and measuring the potential at a set point; And a control device that controls the movement position of the probe, receives the data measured through the probe from the potential measuring device, and interprets the received data in various forms. Characterized in that it comprises a.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 각종 형태의 접지전극에 대한 전위분포를 2차원, 3차원 평면 및 입체형 등의 다양한 형태로 쉽게 확인할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, there is an effect that the potential distribution for the ground electrode of various forms can be easily confirmed in various forms such as two-dimensional, three-dimensional plane and three-dimensional.
그리고 본 발명에 따르면 ETM 기법이 적용된 수조실험장치를 사용함으로써, 다양한 접지계의 특성분석이 가능하며, 보다 신뢰도가 향상된 측정 데이터를 취득 할 수 있는 접지모의 시스템을 제공할 수 있는 효과도 있다.In addition, according to the present invention, by using a water tank experimental apparatus applied with the ETM technique, it is possible to analyze the characteristics of a variety of grounding system, it is also possible to provide a grounding simulation system that can obtain more reliable measurement data.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. In the meantime, when it is determined that the detailed description of the known functions and configurations related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, it should be noted that the detailed description is omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
본 발명에 따른 전해 수조를 이용한 전위상승해석 시스템(S)에 관하여 도 1 내지 도 17 을 참조하여 설명하면 다음과 같다. The potential rise analysis system S using the electrolytic bath according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 17 as follows.
먼저, 본 발명에 적용되는 ETM 기법의 원리를 살피면 다음과 같다. First, the principle of the ETM technique applied to the present invention is as follows.
ETM(Electrolytic Tank Modeling) 기법의 수조실험장치는 실규모 접지계의 도체 크기와 매설깊이를 임의의 축척으로 줄이고, 접지계에 전류가 흐를 때 생기는 등전위면의 형상이 실규모 접지계와 동일하게 유지할 수 있도록 하는 장치이다. The ETM (Electrolytic Tank Modeling) technique reduces the conductor size and embedding depth of the actual grounding system to arbitrary scales, and maintains the equipotential surface shape generated when current flows through the grounding system. It is a device that allows.
균등한 대지면 근처에 매설된 유한 전극에서 등전위면은 관측점이 전극과 멀어질수록 반구면이 된다. 이 등전위면에 도전면을 대체하더라도 전계의 양상은 동일하다. 따라서 본래의 전위를 유지시켜주는 어떤 전원을 이면에 접속하면 면(tank) 외부의 영역을 제외하더라도 면 내부의 전계는 일정하게 된다. 이와 같은 원리를 수조 탱크에 적용하여, 도 1 과 같이 준 무한대지의 표면에 반경이 인 반구가 있다고 하면 무한원점으로부터 이 반구까지 전압을 인가하면 모든 등전위면은 반구가 된다. For a finite electrode embedded near an even surface, the equipotential surface becomes hemispherical as the observation point moves away from the electrode. The electric field is the same even if the conductive surface is replaced with this equipotential surface. Therefore, if a power supply that maintains the original potential is connected to the back surface, the electric field inside the surface becomes constant even if the area outside the surface is excluded. By applying the same principle to the tank tank, the radius of the surface of the semi-infinity ground as shown in FIG. If there is a hemisphere, all equipotential surfaces become hemispheres when voltage is applied from the infinite origin to this hemisphere.
반경 의 반구를 설치하더라도 등전위면은 변하지 않는다. 이들 두 반구간의 저항은 다음의 [수식 1] 과 같이 나타낼 수 있다. Radius The equipotential surface does not change even if the hemisphere is installed. The resistance of these two hemispheres can be expressed as Equation 1 below.
[수식 1][Equation 1]
또한 이고, 을 로 대체하면 무한원점에 대한 의 저항은 다음의 [수식 2] 와 같으며, 두 반구간에 의 전압을 인가하면 이때 흐르는 전류는 [수식 3] 과 같다. Also ego, of To replace the infinite point The resistance of is given by Equation 2 below. When a voltage of is applied, the current flowing at this time is as shown in [Equation 3].
[수식 2][Equation 2]
[수식 3][Equation 3]
따라서, 무한원점에 대한 임의 거리 r의 전위 은,Therefore, the potential of arbitrary distance r with respect to the infinite origin silver,
탱크의 외벽에 대한 r점의 전위 즉, 측정전압 과 무한대에 대한 탱크의 전위 의 합으로 [수식 4] 와 같이 나타낸다. The potential at point r relative to the outer wall of the tank, ie the measured voltage Potential of the tank for and infinity In sum, it is represented by Equation 4.
[수식 4] [Equation 4]
위 예에서 은 모의하고자 하는 전극을 반구전극으로 등가화했을 때의 반 지름이며, 는 그 내부에서 전계 왜곡이 발생되지 않는 보다 큰 수조통의 반지름이다. In the example above Is the half diameter when the electrode to be simulated is equivalent to a hemisphere electrode, Does not cause electric field distortion inside it The radius of the larger tank.
무한장의 실제 접지계를 한정된 공간으로 축소하기 위한 이상적인 모델은 고장전류에 의해 형성되는 전위값이 동일한 등전위점이 이루는 윤곽선을 가진 형체이다. 이와 같은 조건을 만족하는 형상은 봉형 접지전극, 매설지선, 판 접지전극 및 이들의 조합인 망상형 접지전극 등 대부분의 실제 접지전극으로부터 이격된 제한된 거리에서부터 형성되는 반구의 형상이다.The ideal model for reducing an infinite earth ground system to a confined space is a contour with contours of equipotential points with the same potential value formed by the fault current. The shape that satisfies this condition is a hemispherical shape formed from a limited distance away from most real ground electrodes, such as a rod-shaped ground electrode, a buried ground wire, a plate ground electrode, and a reticulated ground electrode.
도 2 는 본 발명에 따른 전해 수조를 이용한 전위상승해석 시스템(S)에 관한 전체 구성도로서, 도시된 바와 같이 전해 수조(100), 전원공급장치(200), 전위계측장치(300) 및 제어장치(400)를 포함하여 이루어진다.2 is an overall configuration of the potential rise analysis system (S) using the electrolytic bath according to the present invention, as shown in the
전해 수조(100)는 용액을 수용할 수 있는 소정 크기를 갖는 반구형의 수조로서, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 그 하부에 지지대(110)를 가지며, 지지대 하부에 밸브 및 배수관(120)이 설치되어 있으며, 접지단자(130)가 설치되어 있다.
또한, 전해 수조(100)의 내부에는 소정 크기를 가지는 4개의 절연 지지물(130)이 설치되며, 이러한 절연 지지물(140)은 인접한 절연 지지물(140)과 서로 90°로 이루도록 설치된다.In addition, four insulating supports 130 having a predetermined size are installed in the
본 실시예에서, 반구형의 전해 수조(100)의 재질을 STS 304(스테인리스), 두께를 0.006m, 직경을 2m, 높이를 1.2m로 설정하겠으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예에서, 절연 지지물(130)의 재질을 베이크라이트판, 두께를 0.03m, 폭을 0.1m, 길이를 0.49m로 설정하겠으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. In this embodiment, the material of the hemispherical
한편, 전해 수조(100) 내부에 건설현장에서 사용되는 접지전극을 모의하였다. 실제 접지전극과 80:1로 축소한 모델의 규격은 다음의 [표 1] 과 같다.On the other hand, the ground electrode used in the construction site in the
이때, 전해 수조(100)에 단층구조의 토양을 모의하기 위해 측정이 용이한 지하수를 채웠으며, 실험용 접지전극(150)은 해석 대상 접지전극을 80:1로 축소한 크기로 수표면으로부터 0.0095m 깊이에의 고정이 가능하도록 직경 0.001m의 스테인리스 도체를 사용하였다. At this time, the groundwater, which is easy to measure, was filled in the
또한, 실험용 접지전극(150)을 수표면으로부터 0.0095m의 깊이에 설치한 이유는, 전기설비기술기준에서 접지전극은 지표면에서 0.75m 이하에 시설하도록 규정하고 있으며, 이를 80:1로 축소한 값이기 때문이다. In addition, the reason why the experimental ground electrode 150 is installed at a depth of 0.0095 m from the water surface is that the ground electrode is installed at 0.75 m or less from the ground surface in the Electrical Equipment Technical Standard, which is reduced to 80: 1. Because it is.
[표 1] 실제 모델과 축소 80:1의 축소 모델[Table 1] Real model and reduced model of 80: 1 reduction
한편, 접지전극(150)은 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이 (a) 봉형, (b) 조합형, (c) 망상형 등으로 사용될 수 있다. Meanwhile, the ground electrode 150 may be used as (a) rod type, (b) combination type, (c) network type, and the like as shown in FIGS. 5 and 6.
또한, 상술한 접지전극(150)을 전해 수조(100)의 수면 아래에 설치하기 위하여, 도 7 에 도시된 바와 같은 전극 지지대(160)를 설치할 수 있다. In addition, in order to install the above-described ground electrode 150 under the water surface of the
전극 지지대(160)는 전부 수면 아래에 장착될 수 있도록 절연재료로 구성되 어 있으며, 하부에 수중모터가 구비되며 방수처리된다. 이동범위는 수직으로 0.3~1m, 수평으로 0~1m이다. 또한, 도 8 에 도시된 바와 같이 mm 단위의 소수점 이하 첫째자리까지 계측할 수 있는 디지털 위치 측정기(161)와 연결 설치되어, 정밀한 전극 설치가 가능하다.
전원공급장치(200)는 도 9 에 도시된 바와 같이 전해 수조(100) 내에 설치된 접지전극(140)으로 지락전류를 인가시키는 기능을 수행한다. As shown in FIG. 9, the
이때, 전원공급장치(200)는 입력전원으로는 단상 220[V], 60[Hz]를 사용하였다. 220[V]의 전원계로 고장전류의 분리 및 측정시 안전을 고려하고 외부 노이즈, 서지, 과도현상 등으로부터 실험회로를 보호하기 위해 단상 10[kVA] 절연변압기(IT)를 사용하였으며 시험전류를 가변시키기 위해 단상 5[kVA] 전압조정기(VR)를 사용하였다. At this time, the
또한, 회로보호 및 인체보호를 위해 변압기 1차 및 2차측에 2P, 220[V], 50[A] 배선용차단기(MCCB)를 설치하였고, 변압기 1차측에 2P, 220[V], 50[A] 누전차단기(RCD)를 설치하였다. 인가된 전압 및 전류를 표시하도록 단상 300[V] 디지털 전압계(digital volt-meter) 및 단상 50[A] 디지털 전류계(digital ampere-meter)를 전원장치에 장착하였다. 전원공급장치의 개략적인 회로도는 도 10 에 도시된 바와 같다.In addition, 2P, 220 [V] and 50 [A] circuit breakers (MCCB) were installed on the primary and secondary sides of the transformer for protection of the circuit and human body, and 2P, 220 [V] and 50 [A on the primary side of the transformer. ] An earth leakage breaker (RCD) was installed. A single phase 300 [V] digital voltmeter and a single phase 50 [A] digital ampere meter were mounted on the power supply to indicate the applied voltage and current. A schematic circuit diagram of the power supply is shown in FIG.
전위계측장치(300)는 제어장치(400)의 작동 제어신호에 따라 프로브(P)를 이 동시키고, 설정된 지점의 전위를 측정하는 기능을 수행하는 바, 도 11 및 도 12 에 도시된 바와 같이 전해 수조(100)를 수용하는 사각 프레임(310), 및 사각 프레임(310) 상에 설치되어 제어장치(400)의 작동 제어신호에 따라 프로브(P)를 통해 설정된 지점의 전위를 측정하고, 측정된 데이터를 제어장치(400)로 전송하는 전위계측부(320)를 포함하여 이루어진다. The
즉, 전위계측부(320)는 제어장치(400)의 작동 제어신호에 따른 프로브(P)의 위치정보와, 그 위치정보에 따른 지점의 전위 측정 데이터를 포함한 데이터(이하, '결과 데이터' 라고 한다)를 제어장치(400)로 전송한다. That is, the
이때, 사각 프레임(310)은 그 좌우 양측에 전위계측부(320)를 전후 이동시키는 레일구조(311)가 형성되어 있으며, 양 측의 레일구조(311)상에는 전위계측부(320)를 전후, 상하 이동시키는 레일바(312)가 형성되어 있다. At this time, the
즉, 프로브(P)를 포함하는 전위계측부(320)는 레일구조(311)를 따라 전후 이동이 가능하며, 레일바(312)를 통해 좌우, 상하 이동이 가능하다. That is, the
한편, 프로브(P)는 물의 표면 또는 내부의 전위를 측정하기 위한 것으로서, 직경 0.0051m의 동봉을 사용하였으며, 프로브의 지지물로 완전히 고정시켜 이송 시, 흔들림이나 기울어짐이 발생하지 않도록 함으로써, 검출되는 전위상승의 왜곡이 발생되지 않도록 한다.On the other hand, the probe (P) is for measuring the potential of the surface or the inside of the water, using a copper rod of 0.0051m in diameter, it is completely fixed by the support of the probe to be detected by shaking or tilting during transportation, Do not cause distortion of potential rise.
본 실시예에서, 상기 도 12 에 도시된 바와 같이 레일바(312)의 좌우 이동거리를 0~0.2m, 프로브(P)를 포함한 전위계측부(320)의 좌우 이동거리를 0~0.2m, 프로브(P)의 상하 이동거리를 0~0.5m 로 설정하겠으나, 본 발명이 이에 한정되는 것 은 아니다. In this embodiment, as shown in FIG. 12, the horizontal movement distance of the rail bar 312 is 0 to 0.2 m, and the horizontal movement distance of the
이때, 구체적으로 도시하지는 않았으나, 사각 프레임(310) 상에서 프로브를 이동시키기 위한 모터가 구비되며, 모터의 가변 속도 범위는 0~0.01m/s 이다. At this time, although not shown in detail, a motor for moving the probe on the
제어장치(400)는 프로브(P)의 이동위치를 제어하고, 프로브(P)를 통해 측정된 데이터를 전위계측부(320)로부터 수신하여, 수신한 데이터를 각종 형태로 해석하는 기능을 수행하는 바, 도 13 에 도시된 바와 같이 프로브 작동 설정부(410) 및 전위상승 해석부(420)를 포함한다. The
구체적으로, 프로브 작동 설정부(410)는 측정하고자 하는 측정점의 궤적 즉, 프로브(P)를 포함하는 전위계측부(320)의 횡방향, 종방향 거리를 설정하여 그에 따른 작동 제어신호를 전위계측부(320)로 전송한다. Specifically, the probe
전위상승 해석부(420)는 프로브(P)의 위치정보와, 그 위치정보에 따른 지점의 전위 측정 데이터를 포함한 '결과 데이터'를 전위계측부(320)로부터 수신하고, 수신한 '결과 데이터'를 바탕으로 전위상승을 해석하고 각종 형태로 표시한다. The potential
이때, 전위상승 해석부(420)는 '결과 데이터'를 바탕으로 전위상승을 해석하는 프로그램, 이른 바, '전위상승 해석 프로그램'이 탑재되어 있어, 프로브(P) 측정범위의 위치정보 및 그에 따른 해석결과를 2·3차원으로, 평면 및 입체형 등으로 표시할 수 있다. At this time, the potential
이하에서는, 본 발명에 따른 전해수조를 이용한 전위상승해석 시스템(S)을 이용한 실험 평가결과를 살피면 다음과 같다. Hereinafter, the experimental evaluation results using the potential rise analysis system (S) using the electrolytic bath according to the present invention is as follows.
접지전극의 형상별 전위상승을 측정하기 전에 전위측정기법 및 정확도 평가가 이루어지도록 하기 위해 봉형 접지전극을 대상으로 전극 중심부에서의 전위상승을 정밀 측정계측기인 오실로스코프와, 제어장치에 장착된 인디케이터 및 전위상승 해석 프로그램상의 지시값을 비교·평가하였으며 평가한 결과를 다음의 [표 2] 에 나타내었다.To measure the potential measurement technique and accuracy before measuring the potential rise by shape of the ground electrode, the potential rise at the center of the electrode is measured using an oscilloscope, a precision measuring instrument, and an indicator and potential mounted on the control device. Instructions on the upward analysis program were compared and evaluated, and the evaluation results are shown in the following [Table 2].
[표 2] 지시값의 비교[Table 2] Comparison of indicated values
[표 2] 에서와 같이, 인디케이터와 전위상승 해석 프로그램에서는 동일한 값이 나타나는 것을 알 수 있었고, 이를 통해 전위계측장치와 제어장치 상의 전위상승 해석 프로그램에서 신호 전송이 정밀하게 이루어지는 것을 확인하였다. As shown in [Table 2], it was found that the same value appeared in the indicator and the potential rise analysis program, and it was confirmed that the signal transmission was precisely performed in the potential rise analysis program on the potential measuring device and the control device.
또한, 오실로스코프에서 측정한 값을 기준으로 하여 오차율을 계산하면 0.18[%]로 나타나 ETM 기법을 이용한 측정값의 신뢰도가 상당히 높음을 알 수 있었다. In addition, when the error rate was calculated based on the value measured by the oscilloscope, 0.18 [%] was shown, indicating that the reliability of the measured value using the ETM method was very high.
도 14 는 시설된 접지전극 주변의 전위상승을 측정하기 위한 해석 프로그램의 일예시도이다. 도 14 의 (a) 는 설정된 측정범위에 대한 측정용 프로브의 위치추적 상황을 표시해 주는 화면으로 측정 종료시까지 프로브의 위치를 화면에 표시해 준다. 14 is an example of an analysis program for measuring the potential rise around the installed ground electrode. 14 (a) is a screen displaying the position tracking status of the measurement probe for the set measurement range and displays the position of the probe on the screen until the end of the measurement.
또한 도 14 의 (b)는 측정 및 해석 프로그램의 화면이며, 측정범위 설정, X 축 및 Y축의 범위, 글자 크기, 측정 데이터의 표시방법 등을 설정할 수 있다. 측정 데이터는 2·3차원 평면 및 입체형 표시 등이 가능하다.14B is a screen of a measurement and analysis program, and it is possible to set a measurement range setting, a range of X and Y axes, a font size, a display method of measurement data, and the like. The measurement data can be a two or three-dimensional plane, a three-dimensional display, or the like.
봉형 접지전극에 대한 전위상승에 있어서, 봉형 접지전극을 수조 중앙에 설치한 후 1[A]의 지락전류를 흘렸을 때 접지전극 주변에서 수표면의 전위상승을 측정하였다. In the potential rise with respect to the rod-shaped ground electrode, when the ground current was flown at 1 [A] after the rod-shaped ground electrode was placed in the center of the tank, the potential rise of the water surface was measured around the ground electrode.
도 15 는 봉형 접지전극의 전위분포를 보이는 일예시도로서, 봉형 접지전극 중심으로 직경방향으로 400∼1600[mm]의 거리에 대해 측정된 (a) 2차원 전위분포곡선과, x축과 y축에 대해 각각 400∼1600[mm] 범위에서 측정된 (b) 3차원 평면 및 (c) 입체 전위분포곡선이다. 3차원 전위계측장치에서 측정된 값이 프로그램에서 표현된 예이다. 15 shows an example of potential distribution of a rod-shaped ground electrode, (a) a two-dimensional potential distribution curve measured at a distance of 400-1600 [mm] in the radial direction to the center of the rod-shaped ground electrode, x-axis, and y; (B) three-dimensional plane and (c) three-dimensional potential distribution curve measured in the range of 400-1600 [mm] for the axis. The value measured by the 3D potentiometer is an example expressed in the program.
최대값은 수조의 중앙인 1[m] 지점에서 나타났으며, 그 값은 1[A]당 107[V]이다. 이 때 인가전압은 227[V]이다. (a) 2차원 분포도에서 알 수 있듯이, 전위경도는 접지전극의 근접부에서 매우 가파른 양상을 나타냈으며, 1[m] 지점을 중심으로 대칭인 분포를 나타내었다. (b) 3차원 평면 분포도에서는 봉형 접지전극이 매설된 부분을 중심으로 등전위선이 동심원의 형상을 나타냄을 알 수 있다. 또한, (c) 3차원 입체 분포도에서는 X축 및 Y축 거리에 따른 전위상승 분포를 나타내고 있으며 원뿔형 양상을 나타내었다. The maximum was found at point 1 [m] in the center of the bath, which was 107 [V] per [A]. At this time, the applied voltage was 227 [V]. (a) As can be seen from the two-dimensional distribution diagram, the potential gradient was very steep in the vicinity of the ground electrode and showed a symmetrical distribution around the 1 [m] point. (b) In the three-dimensional planar distribution map, it can be seen that the equipotential lines show the shape of concentric circles centering the buried ground electrode. In addition, (c) the three-dimensional stereoscopic distribution diagram shows the potential rise distribution according to the X-axis and Y-axis distances, and shows a conical shape.
또한, 도 16 은 조합형 접지전극의 전위분포를 나타내는 일예시도로서, 봉형 접지전극 2개가 조합된 경우 봉형 접지전극과 동일한 방법으로 중심부에 1[A]의 지 락전류를 흘렸을 때 전위상승을 측정하였고, 이때 인가전압은 170[V]이다. FIG. 16 shows an example of potential distribution of a combination ground electrode. When two rod ground electrodes are combined, the potential rise is measured when a ground current of 1 [A] flows through the center in the same manner as the rod ground electrode. At this time, the applied voltage is 170 [V].
봉형 접지전극이 1개만 단독으로 매설된 경우와 비교했을 때, (a) 2차원 분포도에서 알 수 있듯이 최대값은 83[V]로 20[V] 이상 전위상승이 감소하는 것을 알 수 있었고 접지전극이 매설된 중앙부의 전위경도가 완만해지는 특성을 나타내었다.또한, (b) 3차원 평면 분포도에서 조합형 접지전극이 매설된 중앙부분을 중심으로 등전위선이 형성되었고 접지전극이 매설된 중심부의 등전위선이 타원형 특성을 나타내었다. 이는 봉형 2개와 접지전극 사이를 연결한 접지도체가 상호 조합되어 지락전류에 의한 전위상승을 감소시키는 것으로 판단된다. Compared to the case where only one rod-type ground electrode was embedded alone, (a) As can be seen from the two-dimensional distribution diagram, the maximum value was 83 [V] and the potential rise was reduced by more than 20 [V]. (B) The equipotential line was formed centering on the center part where the combined ground electrode was embedded and the equipotential line in the center where the ground electrode was embedded in the three-dimensional planar distribution diagram. This elliptical characteristic is shown. This is considered to reduce the potential rise due to the ground current by combining the two rod-shaped and the ground conductor connected between the ground electrode.
따라서, 봉형 접지전극을 단독으로 매설하는 경우보다 봉형 접지전극을 2개 연접하여 설치할 경우 위험전압을 감소시키므로 인체 및 설비보호 측면에서 더 유리할 수 있다. Therefore, when installing two rod-type ground electrodes connected in series than the case of embedding the rod-type ground electrodes alone, it may be more advantageous in terms of human body and facility protection.
그리고, 도 17 은 0.3[m]×0.3[m] 망상형 접지전극의 전위분포를 나타내는 일예시도로서, (a) 는 2차원 분포도를 나타내고, (b) 및 (c) 는 3차원 평면 및 입체 분포도를 나타낸다. 17 is an exemplary view showing the potential distribution of a 0.3 [m] × 0.3 [m] reticular ground electrode, in which (a) shows a two-dimensional distribution diagram, and (b) and (c) shows a three-dimensional plane and The three-dimensional distribution diagram is shown.
봉형 접지전극과 마찬가지로 1[A]의 지락전류를 인가하였으며, 이때 인가전압은 46[V]이다. 도시된 바와 같이, 접지전극을 중심으로 대칭 분포를 나타내었으며, 최대값은 1[A]당 약 41[V]이다. Like the rod-type ground electrode, a ground fault current of 1 [A] was applied, at which time the applied voltage was 46 [V]. As shown, symmetrical distribution was shown around the ground electrode, and the maximum value was about 41 [V] per 1 [A].
(a) 2차원 분포도에서 알 수 있듯이 접지전극이 시설된 800[mm]와 1150[mm] 사이에서 거의 전위분포가 일정한 양상을 나타내었다. 이는 망상형 접지전극이 시설될 경우 등전위화가 이루어짐을 입증하는 것이다. 또한, (b) 3차원 평면 분포도 에 나타낸 바와 같이 망상형 접지전극이 매설된 부분은 사각형으로 등전위가 형성되었고 (c) 3차원 입체 분포도에서는 접지전극을 중심으로 대칭적인 분포를 나타내었다. (a) As can be seen from the two-dimensional distribution diagram, the potential distribution was almost constant between 800 [mm] and 1150 [mm] where the ground electrode was installed. This proves that equipotentialization occurs when the reticular ground electrode is installed. Also, as shown in (b) three-dimensional planar distribution diagram, the portion where the reticulated ground electrode is embedded is equipotentially formed in a quadrangle.
따라서, 망상형 접지전극이 시설된 부분에서는 등전위를 형성함에 따라 위험전압인 접촉전압 및 보폭전압이 매우 낮아져 감전사고가 감소될 수 있음을 알 수 있다. 측정 및 분석된 접지전극 중에서 가장 낮은 전위분포를 나타내었고 등전위 형성 부분도 넓게 나타났다. Accordingly, it can be seen that the contact voltage and the stride voltage, which are dangerous voltages, are very low in the part where the reticulated ground electrode is installed, thereby reducing the electric shock accident. Among the measured and analyzed ground electrodes, the lowest potential distribution was shown and the equipotential formation part was also wide.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. As described above and described with reference to a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as described above, it is a deviation from the scope of the technical idea It will be understood by those skilled in the art that many modifications and variations can be made to the invention without departing from the scope of the invention. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.
도 1 은 준 무한대지에서 반구형 접지전극 주변위 등전위선을 보이는 일예시도.1 is an exemplary view showing an equipotential line around a hemispherical ground electrode in a semi-infinity ground.
도 2 는 본 발명에 따른 전해 수조를 이용한 전위상승해석 시스템에 관한 전체 구성도. 2 is an overall configuration diagram of a potential rise analysis system using an electrolytic bath according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 따른 전해 수조에 관한 평면도.3 is a plan view of an electrolytic water tank according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 따른 전새 수조에 관한 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view of the tank according to the present invention.
도 5 는 본 발명에 따른 각종 유형의 접지전극을 보이는 일예시도. 5 is an exemplary view showing various types of ground electrodes according to the present invention.
도 6 은 본 발명에 따른 각종 유형의 접지전극의 실제 사진도. 6 is an actual photographic view of various types of grounding electrodes in accordance with the present invention.
도 7 및 도 8 은 본 발명에 따른 전극지지대를 보이는 일예시도. 7 and 8 is an exemplary view showing an electrode support according to the present invention.
도 9 는 본 발명에 따른 전원공급장치를 통해 전해 수조 내에 설치된 접지전극으로 지락전류를 인가시키는 모습을 보이는 일예시도. 9 is an exemplary view showing a ground current applied to the ground electrode installed in the electrolytic bath through the power supply device according to the present invention.
도 10 은 본 발명에 따른 전원공급장치에 관한 회로도. 10 is a circuit diagram of a power supply according to the present invention.
도 11 및 도 12 는 본 발명에 따른 전위계측장치에 관한 구성도.11 and 12 are configuration diagrams relating to an electric potential measuring device according to the present invention.
도 13 은 본 발명에 따른 제어장치에 관한 세부 구성도. 13 is a detailed block diagram of a control device according to the present invention.
도 14 는 본 발명에 따른 시설된 접지전극 주변의 전위상승을 측정하기 위한 해석 프로그램의 일예시도.14 is an example of an analysis program for measuring the potential rise around the installed ground electrode according to the present invention.
도 15 는 본 발명에 따른 봉형 접지전극의 전위분포를 보이는 일예시도.Figure 15 is an exemplary view showing the potential distribution of the rod-shaped ground electrode according to the present invention.
도 16 은 본 발명에 따른 조합형 접지전극의 전위분포를 나타내는 일예시도.Figure 16 is an exemplary view showing the potential distribution of the combined ground electrode according to the present invention.
도 17 은 본 발명에 따른 망상형 접지전극의 전위분포를 나타내는 일예시도 17 is an exemplary view showing the potential distribution of the reticular ground electrode according to the present invention.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
S: 전해수조를 이용한 전위상승해석 시스템S: potential rise analysis system using electrolytic water tank
100: 전해 수조 110: 지지대100: electrolytic tank 110: support
120: 밸브 및 배수관 130: 접지단자120: valve and drain pipe 130: ground terminal
140: 절연 지지물 150: 접지전극140: insulation support 150: ground electrode
160: 전극 지지대 200: 전원공급장치160: electrode support 200: power supply device
300: 전위계측장치 310: 사각 프레임300: potentiometer 310: square frame
311: 레일구조 312: 레일바311: Rail structure 312: Rail bar
320: 전위계측부 400: 제어장치320: electrometer measurement unit 400: control device
410: 프로브 작동 설정부 420: 전위상승 해석부410: probe operation setting unit 420: potential rise analysis unit
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