KR20080041413A - 단독 접지 시스템의 등전위화 접지 및 그의 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단독 접지 시스템이 메쉬 방식으로 이루어진 경우에 모든 위치의 전위를 동일하게 할 수 있는 등전위화 접지 시스템 및 그의 시공 방법에 관한 것으로, 가장 작은 접지 저항을 가지고 중앙에 설치되는 제 1접지봉; 상기 제 1접지봉과의 거리에 따라 미리 설정된 비율로 점차 증가하는 접지 저항을 가지는 다수의 제 2접지봉; 및 상기 제 1접지봉과 다수의 제 2접지봉을 서로 연결하는 접지선으로 이루어진다.

단독접지시스템, 등전위, 접지, 메쉬

Description

단독 접지 시스템의 등전위화 접지 및 그의 시공 방법{Equipotential Earthing of Single Point Earthing System And Method for Constructing The Same}

도 1a ~ 도 1f는 종래 접지 시스템을 설명하기 위한 예시도.

도 2a ~ 도 2f는 종래의 다른 접지 시스템을 설명하기 위한 예시도.

도 3a ~ 도 3f는 본 발명에 따른 접지 시스템을 설명하기 위한 예시도.

본 발명은 단독 접지 시스템의 등전위화 접지 및 그의 시공 방법에 관한 것으로, 특히 접지 시스템이 메쉬 방식으로 이루어진 경우에 모든 위치의 전위를 동일하게 할 수 있는 단독 접지 시스템의 등전위화 접지 및 그의 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 각종의 전기, 전자, 통신설비를 대지와 전기적으로 접속하여 접지를 구성하기 위한 단자가 접지 전극이며, 이 접지 전극과 대지사이에 발생하는 접촉저항, 즉 전기적 저항이 접지 저항이다.

따라서 지락 전류 혹은 노이즈(Noise) 전류 발생시 이러한 접지 전극의 접지저항으로 인해 전위가 상승하여 시스템에 여러 가지 장애를 일으킨다.

접지저항은 0(Zero ohm)을 갖는 것이 이상적이나, 실제적으로는 불가능하므로 접지에 접속된 장비나 설비에 아무런 장애가 발생하지 않도록 접지 시스템을 구성하는 것이 절대적으로 필요하다.

도 1a ~ 도 1c에 나타낸 바와 같이, 단독 접지봉(10)을 이용하여 접지 시스템을 구축한 후에, 상기 단독 접지봉(10)에 대한 절대전압(absolute potential), 보폭 전압(step potential), 접촉 전압(touch potential)의 프로파일을 각각 도 1d, 도 1e, 도 1f에 나타내었다.

상기와 같은 단독 접지봉(10)에 의한 접지가 이루어진 상태에서의 단독 접지봉(10)과 그 외의 부분간의 전위차는 당연히 매우 큰 편차를 나타내기 때문에 전위차에 의한 대부분의 문제점을 야기한다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 접지 시스템을 동선을 메쉬(mesh) 또는 그리드(grid) 구조로 지면에 포설하고, 다수의 접지봉을 연결하는 메쉬 접지(이하, 메쉬 또는 그리드 접지를 메쉬 접지라 한다) 방식으로 구현한다.

상기 메쉬 접지는 낮은 접지 저항을 얻을 수 있고, 낮은 접촉 전압이나 보폭 전압을 얻기가 쉬우므로 안전이 우선되는 장소에 시공한다. 단, 매우 넓은 시공 면적이 필요하고, 시공이 어려우며 시공비가 상대적으로 다른 방식의 접지 방식에 비하여 비싸며, 유지보수가 불가능하므로 처음 시공 시에 확실하게 시공해야 한다.

상기와 같은 메쉬 접지 방식은 발전소나 변전소 같은 곳에는 필수적으로 시 공되며, 플랜트나 공장과 같은 활용 면적이 큰 장소에서도 많이 시공한다.

상기와 같은 메쉬 접지를 구현하기 위해, 도 2a ~ 도 2c에 나타낸 바와 같이, 중앙의 접지봉(20)을 기준으로 다수의 접지봉(20)을 같은 거리 및 각도 분포로 배치하고, 상기 중앙의 접지봉(20)을 기준으로 같은 거리에 위치한 각 접지봉(20)을 제 1접지선(25)으로 연결하고, 같은 각도상에 배치된 일련의 접지봉(20)을 제 2접지선(27)으로 연결하여 구성하였다.

이때, 상기 접지봉(20)들은 모두 동일한 접지 저항을 가지는 규격으로 이루어져 있는 접지봉이다.

그리고, 도 2a ~ 도 2c에 나타낸 구조의 메쉬 접지 시스템에 대한 절대전압(absolute potential), 보폭 전압(step potential), 접촉 전압(touch potential)의 프로파일을 각각 도 2d, 도 2e, 도 2f에 나타내었다.

그런데, 도 2a 구조의 메쉬 접지 시스템은 도 1a의 단독 접지에 비해선 전위차가 상대적으로 많이 해소되었지만, 도 2d ~ 도 2f의 각 프로파일에 나타낸 바와 같이, 중심부와 가장 자리간의 전위차가 매우 크게 형성되기 때문에 안전한 접지가 이루어지지 않는 문제점이 있다.

상기와 같이 중심부와 가장자리간의 전위차가 크게 형성되는 이유는 접지봉의 설치 간격 및 각도 분포가 동일하게 이루어진 상태에서 각 접지봉의 접지 저항이 동일하게 이루어져 있어서 중앙부와 가장자리간의 전위차가 크게 형성되는 것이다.

즉, 중앙에 설치되어 있는 접지봉을 향하여 뇌격이 유입되면, 모든 접지봉의 접지 저항이 동일하기 때문에 중앙에 가까운 접지봉을 통하여 지중으로 유입되기 때문에 중앙 부분의 전압은 높아지고, 가장자리부분의 접지봉으로는 유입되는 전류량이 적기 때문에 전압이 낮아져, 결과적으로 중앙부분과 가장자리간의 전위차는 크게 형성되는 것이다.

따라서, 상기와 같은 메쉬 방식의 접지 시스템에서 등전위 접지가 이루어지지 않으면, 접지 면적 내의 전위차로 인하여 낙뢰, EMI 등에 의한 노이즈나 서지가 근본적으로 차단되지 않아 전자기기의 오동작 및 손상을 유발하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 메쉬 방식의 접지 시스템을 등전위화시켜 접지 전위차에 의한 전자기기의 오동작 및 손상을 방지할 수 있는 단독 접지 시스템의 등전위화 접지와, 이를 시공하기 위한 시공 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 가장 작은 접지 저항을 가지고 중앙에 설치되는 제 1접지봉; 상기 제 1접지봉과의 거리에 따라 미리 설정된 비율로 점차 증가하는 접지 저항을 가지는 다수의 제 2접지봉; 및 상기 제 1접지봉과 다수의 제 2접지봉을 서로 연결하는 접지선을 포함하는 것을 특징으로 하는 단독 접지 시스템의 등전위화 접지를 제공한다.

상기 제 1접지봉과 제 2접지봉이 동일한 비저항 소재 및 단면적 형태로 이루 어진 접지봉이면 각각의 접지 저항은 그 길이를 조절하여 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1접지봉 및 제 2접지봉은 저저항 탄소 접지봉인 것을 특징으로 한다.

상기 제 2접지봉은 상기 제 1접지봉으로부터 동일한 거리 및 각도 분포로 반복 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 접지선은 상기 제 2접지봉 중 동일한 거리에 접지봉을 연결하는 제 1접지선과, 동일한 각도 상에 분포된 접지봉을 연결하는 제 2접지선으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은 등전위화 접지 시스템의 시공 방법에 있어서, 중앙에 가장 작은 접지 저항을 가진 제 1접지봉을 설치하는 단계; 상기 제 1접지봉과의 거리에 따라 미리 설정된 비율로 점차 증가하는 접지 저항을 가지는 다수의 제 2접지봉을 설치하는 단계; 및 상기 제 1접지봉과 다수의 제 2접지봉을 접지선으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단독 접지 시스템의 등전위화 접지의 시공 방법을 제공한다.

상기 제 2접지봉은 상기 제 1접지봉으로부터 동일한 거리 및 각도 분포로 반복 설치되는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

본 발명에 따른 단독 접지 시스템의 등전위화 접지 및 그의 시공 방법에 대 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

첨부한 도면, 도 3a ~ 도 3c는 본 발명에 따른 접지 시스템의 사시도와 측면도 및 평면도, 도 3d는 본 발명에 따른 접지 시스템의 절대전압 프로파일을 나타낸 그래프, 도 3e는 본 발명에 따른 접지 시스템의 보폭전압 프로파일을 나타낸 그래프, 도 3f는 본 발명에 따른 접지 시스템의 접촉전압 프로파일을 나타낸 그래프이다.

본 발명에 따른 단독 접지 시스템의 등전위화 접지는 메쉬의 전위 분포를 등전위화하기 위한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 메쉬의 가장자리에 비해 중앙부분에 설치되는 접지봉의 접지 저항을 줄임으로써 중앙부분과 가장자리간의 전위차를 최소화하거나 해소하여, 구체적인 설명은 도 3a ~ 도 3f를 참조하여 설명한다.

먼저, 다수의 접지봉을 이용하여 도 3a 및 도 3c와 같이 메쉬 구조로 형성하기 위해, 중앙에 설치되는 제 1접지봉(30)은 접지 저항이 가장 작게 형성되도록 길이가 가장 길게 형성된 것이다.

상기 제 1접지봉(30)으로부터 90도의 간격으로 같은 거리에 설치되는 제 2접지봉(31a~31d_)은 상기 제 1접지(30)에 비해 상대적으로 접지 저항을 크게 하기 위해 그 길이를 작게 하였다.

상기 제 2접지봉(31a~31d)의 바깥 부분에 설치되는 제 3접지봉(32a~32d)과 제 4접지봉(33a~33d)도 마찬가지로 내부의 접지봉에 비해 순차적으로 접지저항을 크게 하기 위해 각 길이를 작게 하였다(도 3b 참조).

상기와 같은 접지 저항 분포를 가지는 다수의 접지봉을 설치하고, 각각의 접지봉을 연결하는 제 1접지선(40)을 연결하고, 서로 내외부로 접하는 각 접지봉간을 제 2접지선(45)으로 연결한다.

즉, 상기 제 1접지선(40)은 상기 제 1접지봉(30)으로부터 동일한 거리에 배칙되어 있는 각 접지봉을 연결하고, 상기 제 2접지선(45)은 중앙의 제 1접지봉(30)과 다른 접지봉 중에서 같은 각도로 배치된 각 접지봉을 서로 연결한다.

이때, 상기 실시예 설명에서는 접지 저항의 편차를 형성하기 위해 사용되는 접지봉의 길이를 순차적으로 작게 형성하였지만, 접지봉의 접지 저항은 대지와의 접촉 면적에 따라 달라지는 것이므로, 길이 편차 외의 방법(예를 들어, 접지봉의 단면적 차이)을 이용하여 접지 저항의 편차를 꾀해도 상관없다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 메쉬 구조를 이루는 각 접지봉들의 접지 저항이 중앙에 설치된 제 1접지봉(30)이 가장 작고, 가장 자리로 갈수록 각 접지봉들의 접지 저항이 순차적으로 크기 때문에, 도 3d ~ 도 3f에 나타낸 각 전압의 프로파일에서 보는 바와 같이, 뇌격이 유입될 때에 중앙 부분에 전류가 가장 많이 유입되고, 가장자리로 갈수록 적게 유입되므로, 각 접지봉들의 접지 저항 편차와 유입되는 전류의 편차에 의해서 결과적으로 각 접지봉들간의 전위차가 최소화되어 등전위화할 수 있다.

한편, 본 발명에 적용되는 상기 제 1접지봉(30)과 제 2접지봉(31a~31d, 32a~32d, 33a~33d)들은 탄소 저저항 접지봉을 사용하는데, 상기 탄소 저저항 접지 봉은 낮은 접지 저항 확보가 용이하며, 고유 저항이 낮아 전류를 신속하게 방류시키고, 탄소 재질로 이루어져 있기 때문에 경년 변화가 없어 반영구적으로 사용 가능하다.

그리고, 상기와 같은 접지 시스템을 시공하기 위해서는 상기와 같은 특성을 가지는 제 1접지봉(30)과 제 2접지봉(31a~31d, 32a~32d, 33a~33d)을 접지가 설치될 대지에 설치한 후에, 상기 제 1접지선(40)과 제 2접지선(45)을 서로 연결함으로써 완성된다.

이때, 상기 각 접지봉과 상기 각 접지선간의 전기적 연결은 접촉 연결보다는 영구적 연결을 위해 용접이나 내부식성 소재를 이용한 용융 접합이 바람직하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 단독 메쉬 방식의 접지 시스템에서 메쉬 면적 전체에 대하여 접지에 따른 전위 편차를 최소화함으로써, 접지 전위 편차에 따른 전자기기의 오동작 및 손상을 예방해 주는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 접지 전위 편차를 최소화함으로써 신개념의 접지 공법의 확립에 기여하고, 산 정상 등에 단독으로 설치된 통신타워, 레이더 기지, 대형 전자 공장 및 초정밀 전자 공장의 낙뢰에 의한 피해를 최소화시켜 주는 효과를 제공한다.

Claims (7)

1. 가장 작은 접지 저항을 가지고 중앙에 설치되는 제 1접지봉;

   상기 제 1접지봉과의 거리에 따라 미리 설정된 비율로 점차 증가하는 접지 저항을 가지는 다수의 제 2접지봉; 및

   상기 제 1접지봉과 다수의 제 2접지봉을 서로 연결하는 접지선;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 단독 접지 시스템의 등전위화 접지.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1접지봉과 제 2접지봉이 동일한 비저항 소재 및 단면적 형태로 이루어진 접지봉이면 각각의 접지 저항은 그 길이를 조절하여 설정하는 것을 특징으로 하는 단독 접지 시스템의 등전위화 접지.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1접지봉 및 제 2접지봉은 저저항 탄소 접지봉인 것을 특징으로 하는 단독 접지 시스템의 등전위화 접지.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제 2접지봉은 상기 제 1접지봉으로부터 동일한 거리 및 각도 분포로 반복 설치되는 것을 특징으로 하는 단독 접지 시스템의 등전위화 접지.
5. 제 4항에 있어서, 상기 접지선은 상기 제 2접지봉 중 동일한 거리에 접지봉 을 연결하는 제 1접지선과, 동일한 각도 상에 분포된 접지봉을 연결하는 제 2접지선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단독 접지 시스템의 등전위화 접지.
6. 단독 접지 시스템의 등전위화 접지의 시공 방법에 있어서,

   중앙에 가장 작은 접지 저항을 가진 제 1접지봉을 설치하는 단계;

   상기 제 1접지봉과의 거리에 따라 미리 설정된 비율로 점차 증가하는 접지 저항을 가지는 다수의 제 2접지봉을 설치하는 단계; 및

   상기 제 1접지봉과 다수의 제 2접지봉을 접지선으로 연결하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 단독 접지 시스템의 등전위화 접지의 시공 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 제 2접지봉은 상기 제 1접지봉으로부터 동일한 거리 및 각도 분포로 반복 설치되는 것을 특징으로 하는 단독 접지 시스템의 등전위화 접지의 시공 방법.

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