KR101066617B1 - 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법 - Google Patents

콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법은 콘크리트 전주의 전주 접지선에 제1 유도전압을 인가하는 단계. 제1 유도전압에 의한 전주 접지선의 유도전류인 제1 유도전류를 측정하는 단계, 제1 유도전압에 의한 전주 접지선 및 전주 구조체를 포함한 전주 전체의 유도전류인 제2 유도전류를 측정하는 단계, 전주 전체에 갖는 제2 유도전압을 인가하는 단계, 제2 유도전압에 의한 제2 유도전류를 측정하는 단계 및 제1 유도전압, 제2 유도전압, 제1 유도전류 및 제2 유도전류를 통해 콘크리트 전주의 접지 저항을 산출하는 단계를 포함한다. 본 발명의 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법에 의하면, 종래에 비해 측정값과 접지봉의 접지 저항 사이의 오차가 적어 신뢰성 있는 접지 저항을 측정할 수 있다는 효과가 있다.
전주, 접지 저항, 전주 구조체, 오차

Description

콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법{METHOD FOR GROUND RESISTANCE MEASUREMENT OF CONCRETE ELECTRIC POLE}
본 발명은 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배전용 콘크리트 전주의 구조체 접지 효과를 고려한 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법에 관한 것이다.
전기적 피해로부터 시설물 보호, 전기적인 충격으로부터의 인명 보호 및 충격 전류를 대지로 신속히 방류하기 위해서 전주에는 접지 저항 시스템이 구비된다. 이를 위해 사용되는 접지 시스템 중에서 우리나라의 배전계통은 중성선 다중 접지 방식을 사용한다. 중성선 다중 접지 방식은 전주에 중성선을 일정 간격으로 접지선을 통해서 대지와 연결시키는 방식이다. 다중 접지된 중성선의 등가 임피던스는 단일 접지극의 접지 저항에 비하면 무시할만한 크기로 가정한다. 따라서 종래의 접지 저항 측정 방식은 전주의 접지봉에 연결된 접지선에 유도전압을 인가한다. 그리고 이때 접지선에 흐르는 전류를 측정하여 저항을 계산하고, 이 저항을 전주의 접지 저항으로 간주한다.
배전용 콘크리트 전주는 내부에는 철근이 들어 있고, 매설되는 콘크리트 전주 부분은 수분을 흡수하게 되어 저항률이 떨어진다. 즉, 배전용 콘크리트 전주 자체가 접지극 기능을 수행할 수 있다. 이와 같은 현상에 의해서, 종래의 방식으로는 콘크리트 전주의 접지 저항을 정확하게 측정할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 측정값과 접지봉 접지 저항의 참값 사이의 오차를 줄인 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 전주 구조체의 접지 효과를 고려한 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 전주 구조체와 접지봉의 합성 접지 저항을 정확히 측정할 수 있는 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 콘크리트 전주의 전주 접지선에 제1 유도전압을 인가하는 단계. 제1 유도전압에 의한 전주 접지선의 유도전류인 제1 유도전류를 측정하는 단계, 제1 유도전압에 의한 전주 접지선 및 전주 구조체를 포함한 전주 전체의 유도전류인 제2 유도전류를 측정하는 단계, 전주 전체에 갖는 제2 유도전압 을 인가하는 단계, 제2 유도전압에 의한 제2 유도전류를 측정하는 단계 및 제1 유도전압, 제2 유도전압, 제1 유도전류 및 제2 유도전류를 통해 콘크리트 전주의 접지 저항을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법은 측정값과 접지봉 접지 저항의 참값 사이의 오차를 줄일 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법은 전주 구조체의 접지 효과를 고려하여 종래에 비해 정확한 전주의 접지 저항 측정할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법은 전주 구조체와 접지봉의 합성 접지 저항을 정확히 측정할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
이하, 본 발명에 따른 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거 나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전주의 유도전류의 흐름을 나타낸 예시도이다.
도1을 참조하면, 전주의 접지선(101)에 유도전압(VS)을 인가하여 전류(I)를 주입하면, 전주의 접지선(101) 및 전주 구조체(102)에 접지 전류가 흐르게 된다. 즉, 유도전압(VS)에 의한 유도전류는 접지선(101)을 통해 접지봉(103)으로 흐르는 접지선 전류(IE)와 전주 구조체(102)를 통해 땅으로 흐르는 구조체 전류(IC)로 구분할 수 있다.
도2a 및 도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 저항 측정 시험시 접지선 및 전주 구조체로 흐르는 접지 전류 실측 사례를 나타낸 예시도이다.
도2a 및 도2b를 참조하면, 전주에 전류(I)를 주입하였을 경우, 주입된 전류(I)가 접지선 전류(IE) 및 구조체 전류(IC)로 나눠져서 각각 흐른다는 것을 알 수 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 저항 측정 방법을 나타낸 예시도이다.
도3을 참조하면, 접지 저항 측정을 위해서, 제1 클램프식 스플릿 코어 변압기(301), 제2 클램프식 스플릿 코어 변압기(302) 및 제1 대구경 스플릿 코어 변압기(303)를 이용한다.
제1 클램프식 스플릿 코어 변압기(301)는 유도전압 발생용 클램프식 스플릿 코어 변압기이다. 제1 클램프식 스플릿 코어 변압기(301)는 콘크리트 전주의 접지선(101)에 설치된다. 접지선(101)에 설치된 제1 클램프식 스플릿 코어 변압기(301)는 접지선(101)에 제1 유도전압을 발생시킨다.
제2 클램프식 스플릿 코어 변압기(302)는 유도전류 측정용 클램프식 스플릿 코어 변압기이다. 제2 클램프식 스플릿 코어 변압기(302)는 콘크리트 전주의 접지선(101)에 설치된다. 접지선(101)에 설치된 제2 클램프식 스플릿 코어 변압기(302)는 제1 유도전압에 의해 접지선(101)에 흐르는 전지선 전류인(IE) 제1 유도전류를 측정한다.
제1 대구경 스플릿 코어 변압기(303)는 유도전류 측정용 대구경 스플릿 코어 변압기이다. 제1 대구경 스플릿 코어 변압기(303)는 접지선(101) 및 전주 구조체(102)를 포함한 콘크리트 전주 전체를 감싸는 형태로 설치된다. 제1 대구경 스플릿 코어 변압기(303)는 전주 전체에 흐르는 구조체 전류(IC)인 제2 유도전류를 측정한다.
접지선(101)에 제1 유도전압을 인가하였을 경우, 접지선(101)의 제1 유도전류뿐만 아니라 전주 전체에 흐르는 제2 유도전류의 측정으로 전주 구조체(103)에 흐르는 유도 전류도 고려함으로써 더 정확하게 전주의 접지 저항을 측정할 수 있다.
도4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 접지 저항 측정 방법을 나타낸 예시도이다.
도4를 참조하면, 접지 저항 측정을 위해서, 제1 대구경 스플릿 코어 변압기(303) 및 제2 대구경 스플릿 코어 변압기(304)를 이용한다.
제1 대구경 스플릿 코어 변압기(303)는 유도전류 측정용 대구경 스플릿 코어 변압기이다. 제1 대구경 스플릿 코어 변압기(303)는 접지선(101) 및 전주 구조체(102)를 포함한 전주 전체를 감싸는 형태로 설치되어, 전주 전체에 흐르는 제2 유도전류를 측정한다.
제2 대구경 스플릿 코어 변압기(304)는 유도전압 접지선(101) 및 전주 구조체(102)를 포함한 전주 전체를 감싸는 형태로 설치된다. 전주 전체에 설치된 제2 대구경 스플릿 코어 변압기(304)는 전주 전체에 제2 유도전압을 인가한다.
제2 대구경 스플릿 코어 변압기(304)에 의해 전주 전체에 제2 유도전압을 인가하고 그에 따라 발생되는 제2 유도전류를 제1 대구경 스플릿 코어 변압기(303)로 측정한다.
도3 및 도4를 참조하여, 제1 유도전압 및 제2 유도전압에 의해 발생하는 제1 주파수 및 제2 주파수가 같을 경우, 제1 유도전압을 인가하여 제1 유도전류를 측정 한 후, 제2 유도전압을 인가하여 제2 유도전류를 측정을 순차적으로 수행한다. 다시 말해서, 접지선(101)의 유도전류 측정 후, 전주 전체의 유도전류를 측정함으로써, 측정된 유도전압 및 유도전류를 이용하여, 접지 저항을 산출한다. 제1 유도전압 및 제2 유도전압에 의해 발생하는 제1 주파수 및 제2 주파수가 다를 경우에도 동일한 순서로 제1 유도전류 및 제2 유도전류를 측정한다.
또한, 제1 유도전압 및 제2 유도전압의 주파수가 서로 다를 경우, 제1 유도전류 및 제2 유도전류를 동시에 측정하는 것도 가능하다. 다시 말해서, 주파수가 서로 다른 제1 유도전압 및 제2 유도전압을 접지선(101) 및 전주 전체에 인가한 후 접지선(101) 전주 전체의 유도 전류를 동시에 측정한다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 저항 측정 방법에 의한 등가회로를 나타낸 회로도이다.
도5를 참조하면, 접지선(101)에 제1 유도전압(Ve1)을 인가하면서, 전주 전체에 제2 유도전압을 인가하였을 경우의 등가회로를 나타낸다. 여기서, 등가회로는 접지선(101) 및 전주 구조체(102)가 병렬 연결된 상태라는 것을 알 수 있다. 도5의 등가 회로는 각 전압별로 나누어 각각 도6 및 도7에서 자세히 설명할 것이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 저항 측정 방법에 의한 접지선 유도전압에 대한 등가회로를 나타낸 회로도이다.
도6은 접지선(101)에 제1 클램프식 스플릿 코어 변압기(301)를 이용하여 제1유도전압을 인가하였을 경우를 나타낸 등가회로이다.
이때, 등가회로는 아래 [식 1] 및 [식 2]로 표현된다.
[식 1]
Figure 112009060401981-pat00001
[식 2]
Figure 112009060401981-pat00002
여기서, RC는 전주 구조체(102)의 접지저항, RE는 접지봉(103)의 접지저항, Zth는 중성선 외부의 등가 임피던스, Ve1은 접지선(101)의 유도전압인 제1 유도전압, I1은 접지선(101)에 흐르는 제1 유도전류, Z1은 접지선(101)에 대한 겉보기 임피던스인 제1 임피던스이다.
접지선(101)을 포함한 전주 전체의 접지저항 참 값(RTURE)은 [식 3]과 같이 표현된다.
[식 3]
Figure 112009060401981-pat00003
이때, RC ≫ Zth 및 RE ≫ RC의 조건을 전제로 [식 2]의 제1 임피던스와 [식 3]의 전주 접지저항의 참값이 같다고 간주할 수 있다.
접지선(101)에 유도전압을 인가하였을 경우, 전주 구조체에 흐르는 전류 I'는 아래 [식 4]로 표현된다.
[식 4]
Figure 112009060401981-pat00004
접지선(101)에 제1 클램프식 스플릿 코어 변압기(301)를 이용하여 제1 유도전압을 인가하였을 경우, 제2 클램프식 스플릿 코어 변압기(302)를 통해 접지선(101)의 제1 유도전류를 측정할 수 있다. 또한, 제1 대구경 스플릿 코어 변압기(303)를 통해, 접지선(101)에 흐르는 유도전류와 전주 구조체(102)에 흐르는 유도전류의 합(I1+ I')인 제2 유도전류를 측정할 수 있다. 이때, 전주 구조체(102)의 접지저항은 아래 [식 5]와 같이 표현된다.
[식 5]
Figure 112009060401981-pat00005
(단,
Figure 112009060401981-pat00006
)
여기서, K값은 제2 클램프식 스플릿 코어 변압기(302) 및 제1 대구경 스플릿 코어 변압기(303)의 유도전류인 제1 유도전류 및 제2 유도전류의 측정결과에 의해 구해지는 값이다.
도7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 접지 저항 측정 방법에 의한 접지선 유도전압에 대한 등가회로를 나타낸 회로도이다.
도7은 접지선(101)을 포함한 전주 전체를 둘러싸는 제2 대구경 스플릿 코어 변압기(304)를 이용하여 유도전압을 인가하였을 경우를 나타낸 등가회로이다.
이때, 등가회로는 아래 [식 6] 및 [식 7]로 표현된다.
[식 6]
Figure 112009060401981-pat00007
[식 7]
Figure 112009060401981-pat00008
여기서 I2는 전주 전체에 흐르는 제2 유도전류, Z2는 전주 전체에 대한 겉보 기 임피던스이다.
도6의 제1 임피던스인 Z1은 위의 [식 5]를 [식 7]에 대입함으로써 유도될 수 있다. 즉, Z1은 아래 [식 8]과 같이 표현될 수 있다.
[식 8]
Figure 112009060401981-pat00009
상기 [식 8]에서 중성선 외부의 등가 임피던스인 Zth에 대해 정리하면 아래 [식 9]와 같이 표현된다.
[식 9]
Figure 112009060401981-pat00010
또한, 위의 [식 9]를 [식 7]에 대입함으로써, 전주 구조체(102)의 접지 저항인 RC를 구할 수 있다. 즉, RC는 아래 [식 10]으로 표현된다.
[식 10]
Figure 112009060401981-pat00011
또한, [식 9] 및 [식 10]을 [식 5]에 대입함으로써, 접지봉(103)의 접지저항인 RE를 구할 수 있다. 즉, RE는 아래 [식 11]로 표현된다.
[식 11]
Figure 112009060401981-pat00012
Figure 112009060401981-pat00013
또는
Figure 112009060401981-pat00014
Figure 112009060401981-pat00015
여기서, 위의 [식 11]의 변수인 K, Z1 및 Z2는 모두 측정에 의해 얻어지는 값이다.
위의 [식 11]에 측정에 의해서 얻어지는 값인 변수인 K, Z1 및 Z2의 값을 대입하면, RE의 값을 얻을 수 있다. RE의 값이 결정되면, 위의 [식 8]에 의해서 Zth 값을 얻을 수 있다. 또한, RE 및 Zth의 값이 결정되면, [식 5]에 의해서 RC 값을 얻을 수 있다. 따라서, 위와 같이 얻어진 RE 및 RC를 위의 [식 3]에 대입함으로써, 접지선 및 전주 구조체를 포함하는 전주 전체의 전주 저항인 RTURE를 구할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전주의 유도전류의 흐름을 나타낸 예시도.
도2a 및 도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 저항 측정 시험시 접지선 및 전주 구조체로 흐르는 접지 전류 실측 사례를 나타낸 예시도.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 저항 측정 방법을 나타낸 예시도.
도4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 접지 저항 측정 방법을 나타낸 예시도.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 저항 측정 방법에 의한 등가회로를 나타낸 회로도.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 저항 측정 방법에 의한 접지선 유도전압에 대한 등가회로를 나타낸 회로도.
도7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 접지 저항 측정 방법에 의한 접지선 유도전압에 대한 등가회로를 나타낸 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 접지선
102 : 구조체
103 : 접지봉
301 302 : 클램프식 스플릿 코어 변압기
303 304 : 대구경 스플릿 코어 변압기

Claims (9)

  1. 콘크리트 전주의 전주 접지선에 제1 유도전압을 인가하는 단계;
    상기 제1 유도전압에 의한 상기 전주 접지선의 유도전류인 제1 유도전류를 측정하는 단계;
    상기 제1 유도전압에 의한 상기 전주 접지선 및 전주 구조체를 포함한 전주 전체의 유도전류인 제2 유도전류를 측정하는 단계;
    상기 전주 전체에 제2 유도전압을 인가하는 단계;
    상기 제2 유도전압에 의한 제2 유도전류를 측정하는 단계; 및
    상기 제1 유도전압, 상기 제2 유도전압, 상기 제1 유도전류 및 상기 제2 유도전류를 통해 상기 콘크리트 전주의 접지 저항을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유도전압 및 제2 유도전압에 의해 발생하는 제1 주파수 및 제2 주파수가 같을 경우,
    상기 제1 유도전류를 측정하는 단계 이후, 상기 제2 유도전압을 인가하는 단계 및 상기 제2 유도전류를 측정하는 단계를 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유도전압 및 제2 유도전압에 의해 발생하는 제1 주파수 및 제2 주파수가 다를 경우,
    상기 제1 유도전류를 측정하는 단계 이후, 상기 제2 유도전압을 인가하는 단계 및 상기 제2 유도전류를 측정하는 단계를 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    주파수가 서로 다른 제1 유도전압 및 제2 유도전압을 인가한 후, 제1 유도전류 및 제2 유도전류를 동시에 측정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전주 접지선 및 상기 전주 구조체가 병렬 연결된 상태의 상기 전주 전체의 접지 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유도전압은 제1 클램프식 스플릿 코어 변압기에 의해 인가되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유도전압은 제1 대구경 스플릿 코어 변압기에 의해 인가되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유도전류는 제2 클램프식 스플릿 코어 변압기에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유도전류는 제2 대구경 스플릿 코어 변압기에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법.
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