KR20080018767A - 수직타입 접지저항 측정시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에는 접지시설물의 설치될 위치의 수직 구조 및 다층구조의 대지저항률 분석의 정확성을 검증 하기위한 수직타입 접지저항 측정 시스템이 개시된다.

본 발명은 대지에 수직으로 측정용 전극 장치의 지름만큼 천공하여 수직 설치된 다수의 주 전극과 지면에 설치되는 보조 전극에 전류를 인가하고, 상기 주 전극들과 다수의 보조전극의 전압 차에 접지저항을 산출하는 수직타입 접지저항 측정 시스템에 있어서: 대지의 수직타입으로 설치되어 수직으로 대지와 접촉되며 합성하여 측정 가능한 다수의 전극들; 대지의 지표면에 설치하여 거리 설정을 변경할 수 있는 보조 전극들; 이들 전극들을 접속하는 선택기로 접속되어 전원 라인들이 설치되고, 상기 전원 라인들은 상기 전극들과 전기적으로 결합 되는 것이다.

또한 주 전극 선택기를 통해 접촉전극을 1본 또는 2본이상의 결합 측정 모듈을 포함하여 다층 구조로 해석되는 대지의 저항률과 깊이에 따른 공극률 등을 고려 할 수 있는 시스템으로 구성되었다.

수직타입 접지저항, 전위강하법, 전극모듈, 접지저항, 대지저항률

Description

수직타입 접지저항 측정시스템{Measuring system of vertical type ground resistance}

도 1은 종래의 전위강하법에 의한 대지저항의 측정방법을 설명하기 위한 구성도이다.

도 2는 본 발명의 접촉 전극 과 접속부를 정의하는 구성도이다.

도 3은 본 발명의 접속부 모듈을 정의하는 구성도이다.

도 4는 본 발명의 접속전극 모듈과 보조 장치를 정의하기 위한 구성도이다.

도 5는 본 발명의 측정을 제어하기 위한 시스템의 구성도이다.

도 6은 본 발명의 주 전극을 대지에 설치되는 동작을 설명하기 위한 구성도이다.

본 발명은 대지의 다층구조의 경우에 대한 다층의 접지저항의 개별 측정 및 대지저항률 측정 후 분석에 대한 데이터를 검증하기 위한 수직타입 측정시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다층구조의 대지구조 측정이 가능한 수직타입 접지저항 측정 시스템에 관한 것이다.

전기시설물에는 전기시설물을 보호하고, 전기 사고를 예방하기 위하여 법규에 규정된 접지공사를 해야 하고, 접지공사는 규정 값 이내로 저항을 유지하도록 정확한 시공이 이루어져야 한다. 이러한 접지공사를 위해서는 정확한 대지저항률의 분석을 통한 층상구조의 저항률과 깊이에 대한 신뢰성 있는 분석을 하는 게 접지설계 단계에서 선행되어져야 한다.

도 1은 종래의 전위강하법에 의한 대지저항의 측정방법을 설명하기 위한 구성도이다.

접지전극 E와 이것에서 충분히 이격된 지점에 타설된 측정용 전류 보조전극 C와 의 사이에 전압을 인가하여 접지전류 I(mA)를 흐르게 하고 추가로 1본의 전위 보조전극 P를 P[m] 이동하면서 E-P간의 전위강하(V)를 측정하게 된다. 거리간격 C[m]을 충분히 크게 하면 전위분포가 일정한 부분이 발생하게 되고 이 부분을 대지의 기준점으로 하고 측정한 E-P 사이의 전압의 값을 접지전류 I(mA)로 나눈 값 Vp/I=R을 접지저항 값으로 취한다. 대부분의 경우 전류 전극 쪽으로 E와 C 사이 거리의 6.28[%]의 곳에 전위 전극을 설치하면 정확한 접지 값을 얻을 수 있다.

이와 같은 전위강하법에 의하여 대지의 다층구조의 대지 저항률을 검증하기 위한 측정을 하기 위해서는 각 층의 대지저항률과 층 두께에 대한 정확한 데이터가 필요하나 기존의 방식으로 측정되는 전위강하법에 의하여 다층구조의 대지저항률의 층간 대지저항률과 깊이를 검증하는 측정을 하기 위해서는 다층 각각을 측정하기가 어렵다. 그래서 접지시설물을 시공 전에 검증하는 것은 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 방법을 사용하고 있으나, 층상구조로 분석하는 대지저항률 데이터의 반경에 비 해 작은 돌 또는 이상 물체가 있을 경우에 대해서 고려하는데 어려움이 있었다.

또한, 이와 같은 측정에서는 접지봉 주변의 대지저항률 상태를 정확히 파악하기 힘들어 접지저항을 저감하는 화학물질(저감물질)을 사용 시에 공극률이 높아 지는 지점의 존재하여 예상보다 빨리 대지로 스며드는 문제점을 파악하기가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 다층구조의 대지구조에서 신뢰성이 있는 접지봉 타설 지역의 정확한 대지저항률 측정 및 분석을 검증하기 위한 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 접지 설계 시 초기에 실시되는 대지저항률 분석의 결과를 검증하는 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 접지전극 설치 시 접지저항을 낮추기 위해 투입 되는 화학물질의 유출을 예측하기 위한 시스템을 제공하기 위함이다.

이외의 본 발명의 목적은 실시 예를 통하여 설명하기로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 대지에 수직으로 측정용 전극 장치의 지름만큼 천공하여 수직 설치된 다수의 주 전극 과 지면에 설치되는 보조 전극에 전류를 인가하고, 상기 주 전극들부터 이격되어 설치되는 다수의 보조전극의 전압 차에 접지저항을 산출하는 수직타입 접지저항 측정 시스템에 있어서: 대지의 수직타입으로 설치되어 수직으로 대지와 접촉되는 다수의 전극들; 대지 의 지표면에 설치하여 거리 설정을 변경할 수 있는 보조 전극들; 이들 전극들을 접속하는 선택기로 접속되어 전원 라인들이 설치되고, 상기 전원 라인들은 상기 전극들과 전기적으로 결합되는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 주 전극은 지면에 수직인 방향에 원형의 공간 확보 시 조금의 여유를 두어 굴착을 수행하고 주 전극을 대지에 접촉 시킨다. 이때 주 전극과 대지는 접촉되었다고 볼 수 없기 때문에 주 전극 장치의 외부와 내부 사이의 공간으로 일정 두께와 크기의 고형물을 사용하여 지면과 수직 방향으로 힘을 가해 주어 접촉 전극들을 대지와 완전 접촉 상태를 만드는 것이 바람직하다.

또한, 상기 주 전극의 접속부는 금속의 고형물로서 중심에 전원선을 연결하게 되고 각각의 접촉 전극들의 전원을 공급할 수 있어야 하며 이때 각각 접속 부에서 나온 전원선 들은 지면 위로 노출시켜 주 전극 선택기와 연길되어 선택적으로 1본의 전극 또는 다수의 전극의 결합된 형태의 접촉 전극을 구성할 수 있는 구조가 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 보조 전극은 다수로 설치되어 기존의 보조전극 선택기로 연결하여 접촉 전극의 접촉 길이의 한계에 대한 것에 대한 고려와 바위 등의 대지여건에 보다 정확한 데이터 취득을 위하여 인가 전류를 변화시키며 자동으로 전압 값이 안정되는 점을 설정할 수 있도록 반복적으로 전극 이동이 가능한 구조로서 선택된 보조전극 두 본에 대한 위치 값을 보조전극 선택기는 주 프로세서에 전달하는 구조가 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 주 전극과 보조전극을 측정함 에 있어 측정제어기를 통하여 주 전극에 대한 단독 측정과 주 전극의 결합된 측정을 선택하여 측정이 가능하고 이때 대지의 깊이에 대한 정보는 주 전극의 전극간 거리의 합으로 대지의 층에 대한 초기에 저장하게 되며 상기 주 전극과 보조 전극 사이의 위치에 따른 데이터 값을 데이터 계산기를 통해 산출하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 접촉저늑 과 접속부를 정의하는 구성도이다.

접촉전극의 하부(440)는 접속부의 하부(470)로 돌출 할 수는 있으나 내부로 들어가지는 않는 구조이며 접촉저늑의 중부(430)는 접속부 하부(470)를 통과하게 되며 탄성을 줄 수 있는 매체(420)을 설치하여 접촉전극 상부(410)로 접촉시켜 이동 방향을 접촉저늑 하부(440)를 돌출시켜 대지와 접촉시키는 구조로 이루어지며 접속부의 상부(450)는 양 옆으로 돌출하여 접촉저늑 하부(440)가 돌출 시 접속부의 이탈을 막아주는 기능을 하게 되며 접속부 중부에는 전원선 접속단자(460)를 두어 다수의 접촉전극과 접속부 각각의 전원선 들을 지면 위와 연결을 하는 구조로 이루어져 있다.

도 3은 본 발명의 접속부 모듈을 정의하는 구성도이다.

접속부모듈(510)은 원형으로 이루어지는 게 바람직하며 다수의 접속전극과 접속부를 연장시킬 수 있는 구조로서 전기적으로 절연된 구조로 이루어져 있으며 접속부 접속단자(540)~접속부 접속단자 (550)의 3본과 접촉저늑이 연결되어 설치했을 때의 구성도이며 이 구조는 연장이 가능한 구조이며 접속단자(540)~접속부 접속단자 (550)는 서로 합성이 가능하여 측정제어기 (120)에의 해 결정된 접속점(540)+ 접속점(530)+접속점(550)된 측정도 가능하다. 이때 접속부와 접속부 모듈에서 하부 와 상부(520)는 접속부 양쪽의 돌출부를 상부와 하부를 양쪽을 띠로 감싸서 고정시켜 접촉전극의 접촉을 시도할 때 접속부의 이탈을 막을 수 있는 구조로 이루어져 있다.

도 4는 본 발명의 접속전극 모듈과 보조 장치를 정의하기 위한 구성도이다.

접속 전극모듈의 접촉전극(650)과 접속부(660)는 접속모듈(620)은 대지에 수직으로 설치 시 흙이나 이 물질에 대한 접속모듈을 보호하는 접속모듈 보조 장치(630)와 접속전극 모듈을 접촉시키기 위해 접촉면 반대쪽을 확보하여 접촉을 위한 공간을 확보 보조장치((640)는 접촉전극(650)이 대지와 접촉하여 접속모듈 보조 장치(630)와 접속전극 모듈의 거리가 가까워진 만큼 접속모듈 보조장치(630)사이의 거리만큼 증가하게 된다. 접속모듈 보조 장치(760)와 공간 확보 보조 장치(710)는 유사한 구조지만 지름과 접속전극모듈(730)의 크기에 따라 좌우로 절단되는 면이 달라진다.

또한, 접속전극(750)이 대지에 접촉할 때 돌출하게 되는데 접속전극모듈(720)의 외부로 움직일 수 있음을 방지하기위해 접속부(740)를 띠 모양으로 둘러싸서 고정시키게 된다.

도 5는 본 발명의 측정을 제어하기 위한 시스템의 구성도이다.

마이크로프로세서(100)은 주 전극(310)과 보조전극(320)에 외부전원 배터리(190)의 전원을 전원제어기(110)를 전류 패턴발생기(140)을 통해 측정전류의 패턴을 생성 하게 되며 이 전류원은 주 전극 선택기(210) 과 보조전극 선택기(230)를 통해 각각의 주 전극 배열(310)과 보조전극배열(320)의 각 전극에 전달하게 된다. 이때 주 전극 배열(310)은 측정제어기(120)에 의해 단독측정 모듈(150)과 결합측정 모듈(160)을 선택하게 되어 단독측정 모듈(150)이 동작하면 주 전극배열(310)의 1본의 전극이 선택되고 결합측정모듈(160)이 동작하게 되면 주 전극배열(310)의 전극이 2본 이상이 결합된 형태가 되며 이는 보조 전극 배열(320)과 연결되어 전류가 인가되고 측정된 전압값은 데이터 취득 장치 DAQ(220)를 통해 데이터 계산기(170)로 디지털 값으로 전달 되게 된다. 이때 데이터계산기(170)는 주전극의 전극 배열(310)의 전극의 깊이는 주 전극 선택기(210)의 전극선택 정보와 보조전극 선택기(230)의 전극정보를 이용하여 계산되어진다. 측정된 데이터는 통신 모듈 130을 이용하여 외부와 통신할 수 있는 구조로 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 주 전극을 대지에 설치되는 동작을 설명하기 위한 구성도이다.

주 전극을 대지(940)에 수직에 설치하기 위해 공간 확보 보조 장치(850)보다 조금의 여유가 있는 형태의 지름(970)으로 대지를 수직 천공한다. 천공 후 접속전극 모듈(830)을 대지와 수직 타입으로 설치하고 접속모듈 보조장치(840)를 설치한 후 공간 확보 보조장치(850)를 설치한 후 일정두께의 고형물(920)을 수직방향으로 타설하게 도면 접촉전극은 대지와 접촉하여 돌출하게 되고 접속모듈 보조장치(840)는 거리(870)는 감소하게 되고 공간 확보 보조장치(850)의 거리(860)가 증가하게 된다. 이때의 늘어난 거리는 접촉전극(820)의 대지에 돌출한 부분과 고형물(920)의 두께와 같다.

또한 대지(940)에 작은 돌 같은(950) 이상 물체가 있을시 접지저항 값은 무 한 대를 나타낼 것이며 큰 돌 같은(960)의 경우 두 본의 접촉전극 모두 접지저항 값이 무한대로 나오게 될 것이다. 이러한 구조를 해석하기 위해 단독 측정모듈(150)과 결합측정모듈(160)을 사용하여 신뢰성 있는 다층구조의 대지를 측정할 수 있게 된다.

상기의 목적과 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 대지 저항률 측정에 대한 다층구조의 저항률과 깊이에 대한 데이터를 수직타입 접지저항 측정이 가능하여 대지 모델의 정확성을 높일 수 있고 접지 시설물 타설 후 근접한 주위의 대지 구조의 공극률 등을 파악하여 저감물질 유출이나 접지시설물의 수직타입의 연결형 접지구조 타설시 각 층에의 영향을 크게 주는 부분을 산출 할 수 있어 경제적으로 적합한 접지 연결형 접지 시공이 가능하게된다. 현장에 설치하여 모니터링 기법으로 활용하게 되면 동결 지역에서 동결되는 수직구조의 위치를 파악하는 데이터 확보가 가능하게 되어 접지 설계에 가장 중요한 대지저항률 분석의 신뢰도 및 접지 시설물 시공의 최적지점의 설계가 가능하게 되어 접지의 본래 목적을 달성할 수 있다.

Claims (4)

1. 지면에 수직방향으로 천공하여 설치되는 수직 타입의 다수의 주 전극과 지면 설치되며 다수의 보조 전극 중 한 본에 전류를 인가하고, 상기 측정 시 주전극의 한 본 또는 결합된 다수의 주 전극 과 이격되어 설치되는 다수의 전극 중 1본의 보조전극의 전압 값으로 수직 타입의 접지저항을 산출하는 수직타입 접지저항 측정 시스템에 있어서:

   주 전극을 구성하는 주 전극 모듈의 측정전극;

   주 전극을 접속시켜 전원과 접속점을 이루는 주 전극 접속부;

   주 전극을 수직구조로 대지와 접촉시키기 위한 주 전극 시설부를 포함하며,

   상기 주 전극 접속부에는 접지저항을 측정하기 위한 전원 라인들이 설치되고, 상기 전원 라인들은 상기 전극들과 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 수직타입 접지저항 측정시스템
2. 제 1 항에 있어서, 주 전극 모듈은 지면에 수직으로 설치되어 접촉전극이 수평방향으로 돌출 되는 구조로 이루어지며, 접속부는 전기가 전류가 흐를 수 있는 구조를 가지고 전류를 인가할 전원선이 접속단자를 포함하며, 이때 주전극의 접촉단자들은 단독(접촉전극 1본) 또는 결합형태(접촉전극 2본 이상의 직렬연결)로 연결되어 측정 가능한 수직타입 접지저항 측정 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 주 전극의 접속부와 접속전극을 모듈화 시켜 돌출 시킬 수 있는 장치와 접속모듈 보조장치와 공간 확보 장치의 사이에 일정 두께의 고형물을 타설하는 구조로 이루어지며 접촉저늑의 대지와 접촉한 길이만큼 접속모듈 공간장치와 공간 확보 장치의 거리가 같게 나타나는 구조 이며, 보조전극 배열과 연결 되어 반복 측정이 가능한 수직타입 접지저항 측정 시스템
4. 제 3 항에 있어서, 주 전극 선택기를 통한 접촉전극 선택 데이터와 보조전극 선택기의 보조전극 선택 데이터를 통한 깊이와 거리를 고려하여 데이터 계산이 자동으로 계산 가능한 데이터 계산기를 갖는 수직타입 접지저항 측정 시스템.

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