KR20090102151A - 전기설비의 접지봉 및 접지 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기설비 공사시 전기설비를 대지와 동등한 전위가 되도록 전기적으로 결합하는 시공방법과 이때 사용하는 접지봉에 관한 것이다.

본 발명은 전기시설물의 접지를 위한 접지봉 시공과 접지 저감제 투입시, 소정의 압력으로 접지 저감제를 강제 투입하여 접지 저감제가 마치 나무뿌리처럼 여러 갈래로 뻗어나가면서 접지봉 주위에 입체적인 접지망을 형성할 수 있는 새로운 형태의 접지 시공방식을 구현함으로써, 산악지역 등 토양의 고유저항이 큰 곳, 저저항 접지를 요구하는 전기설비, 도심지 건축물 등에 유용하게 적용할 수 있으며, 안정되고 균일한 접지 품질을 확보할 수 있을 뿐 아니라 시공이 간단하고 공사기간이 짧아 다양한 부문에서 경제적으로 폭넓게 이용할 수 있는 전기설비의 접지봉 및 접지 시공방법을 제공한다.

Description

전기설비의 접지봉 및 접지 시공방법{Earth rod of electrical equipment and method of constructing ground connection}

본 발명은 전기설비 공사시 전기설비를 대지와 동등한 전위가 되도록 전기적으로 결합하는 시공방법과 이때 사용하는 접지봉에 관한 것이다.

일반적으로 노상에 설치되는 가로등이나 배전반과 같은 각종 전기시설물에는 낙뢰(落雷)나 써지(surge)로부터 전기적 안정성을 확보하고 누전(漏電)으로 인한 각종 안전사고를 방지하기 위한 수단으로 접지봉이 함께 시공된다.

이러한 접지봉은 동(銅) 계열의 금속봉이 사용되며, 이 접지용 금속봉은 전기시설물과 어스선 등으로 접지가 가능하게 연결된 상태로 지면 아래쪽에 매립 시공된다.

이와 같이 접지용 금속봉을 설치하는 작업은 여러 명의 작업자가 전기시설물들의 설치 지점으로부터 떨어진 임의의 지점에서 삽과 같은 각종 수작업용 도구를 이용하여 지면 아래쪽으로 직접 땅을 일정한 깊이로 파서 접지용 금속봉이 설치되기 위한 공간을 확보하고, 이렇게 확보된 공간에 접지용 금속봉을 집어 넣어 매립 설치하는 과정으로 진행된다.

전기설비의 접지를 위한 시공방법에는 심타법, 메쉬접지, 판접지, XIT접지 등이 있다.

상기 심타법은 지상에서 75cm 이상 깊이로 터를 파고 일반 접지봉을 해머 등 물리적인 힘으로 대지에 박아 넣는 방식이고, 상기 메쉬접지는 지상에서 75cm 이상 깊이로 터를 파고 망상형태로 나선동을 깔고 되메우는 방식이고, 판접지는 지상에서 75cm 이상 깊이로 터를 파고 접지판을 펼친 후 되메우는 방식이고, XIT접지는 직경 15cm 정도로 볼링공법에 의해 10∼30m 정도 깊이로 지반을 뚫고 XIT봉을 넣은 후 접지 저감제를 채운 다음 보호용 개폐박스로 마무리하는 방식이다.

여기서, 상기 심타법 및 판접지의 경우 많은 접지봉을 박아도 요구하는 접지값이 나오지 않아 곤란하다.

이때, 접지극 주위의 일정 영역 내에 저감제를 넣는다.

상기 메쉬접지의 경우 넓은 면적이 필요하고 넓은 면적에서도 요구하는 접지 저항값을 얻지 못할 경우도 있다.

이때, 추가로 접지 저감제를 사용한다.

상기 XIT접지의 경우 접지를 하기 위해 볼링 기계장비를 세워 150mm의 구멍을 약 10∼30m 깊이로 뚫은 후 54mm의 접지봉을 넣고 저감제를 넣는 방법으로, 고가이며 장비 이동 및 설치, 해체 시간이 많이 들고 파낸 토사를 처리해야 하는 단점이 있다.

보통 접지는 금속재 접지봉을 지중에 매설하고 접지봉을 장비와 전기적으로 연결하면 된다.

하지만, 상기 금속재 접지봉의 접지저항이 일반적으로 지나치게 크고 제대로 접지저항이 설정되더라도 사용중에 접지저항이 커지게 되어 접지가 제대로 이루어지지 않는다.

이는 상기 금속재 접지봉과 토양과의 접지저항이 토양의 상태에 따라 달라지고, 상기 금속재 접지봉은 토양과의 전식반응으로 인해 부식되기 때문이다.

또한, 토지저항률이 높은 지역에서는 금속재 접지봉만을 대지에 박는 것으로, 접지선(나동선)을 매설하는 것만으로는 원하는 정도로 접지저항을 낮추기가 어렵다.

따라서, 접지저항을 낮추기 위한 별도의 접지 저감제를 접지봉 주위에 도포하는 방법을 사용하고 있다.

접지 저감제는 인체, 환경공해 등 안정성이 확보되어야 하며, 전기적으로 전해질 물질 또는 도전체이어야 한다.

또한, 반영구적인 지속효과와 함께 초기 시공시 작업성이 좋아야 하며, 특히 접지극의 부식 및 침식성이 없어야 한다.

이러한 접지 저감제는 화학저감제 및 시멘트계 저감제로 분류된다.

먼저, 화학저감제는 토양자체의 접지저항을 낮추는 역할을 수행하며 물과 혼합하여 접지봉 주변에 매설시키면 수분을 함유하는 겔상태로 존재하는데, 초기에는 접지저항을 낮추는 효과가 있다.

또한, 시멘트계 저감제는 도전성 저감제 자체가 전극을 형성함으로써, 접지저항의 구성요소 중에서 접지전극 자체의 전기전도성을 높여줄 뿐만 아니라 접지도체 주변 토양과의 접촉면을 증가시켜 접지저항을 더욱 낮추는 효과가 있다.

이와 같이 전기설비의 접지를 위하여 접지봉과 함께 사용되는 접지 저감제의 경우, 대부분 지면에 매설되어 있는 접지봉 둘레의 극히 정해진 영역 내에 자연적으로 존재하는 형태로 사용되기 때문에 접지저항을 줄이는데 한계가 있고, 특히 산악지역 등 고유 저항이 큰 곳에서는 접지저항을 낮추기가 어려운 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 전기시설물의 접지를 위한 접지봉 시공과 접지 저감제 투입시, 소정의 압력으로 접지 저감제를 강제 투입하여 접지 저감제가 마치 나무뿌리처럼 여러 갈래로 뻗어나가면서 접지봉 주위에 입체적인 접지망을 형성할 수 있는 새로운 형태의 접지 시공방식을 구현함으로써, 산악지역 등 토양의 고유저항이 큰 곳, 저저항 접지를 요구하는 전기설비, 도심지 건축물 등에 유용하게 적용할 수 있으며, 안정되고 균일한 접지 품질을 확보할 수 있을 뿐 아니라 시공이 간단하고 공사기간이 짧아 다양한 부문에서 경제적으로 폭넓게 이용할 수 있는 전기설비의 접지봉 및 접지 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 접지봉의 일 실시예는 전기시설물의 접지를 위하여 지면 아래쪽에 매립되고 전기시설물과 접지선으로 연결되는 접지봉에 있어서, 접지 저감제의 주입을 위하여 상단이 개방되고 내부가 비어 있는 봉 형태로 이루어지며, 봉의 하단부에는 접지 저감제 투입을 위한 다수의 홀이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 봉의 하단부에 형성되는 홀들은 봉 둘레를 따라가면서 일정간격으로 배치되는 형태로 이루어지거나, 이렇게 봉 둘레를 따라가면서 형성되는 1열의 홀들이 봉 길이방향을 따라가면서 다수 열로 배치되는 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 접지 시공방법의 일 실시예는 상부가 개방되어 있는 동시에 내부가 비어 있고 하단부에 다수의 홀을 갖는 접지봉을 설치하는 단계와, 상기 접지봉의 상부 개방부위에 저감제 주입을 위한 관을 연결하고 소정의 압력으로 접지 저감제를 주입하여 접지 저감제가 봉의 홀들을 통해 투입되면서 나무 뿌리처럼 뻗어나간 후 발포되어 굳어지게 하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 접지 저감제 투입시 접지봉 주변의 접지 저항값을 측정해가면서 요구하는 접지 저항값 이하가 되면 접지 저감제 주입을 멈추는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 접지봉과 접지 시공방법은 다음과 같은 장점이 있다.

1) 접지 저감제가 대지로 빨리 그리고 광범위하게 흡수되어 시공 즉시 요구하는 접지값을 얻을 수 있으며, 결국 대지 고유저항이 큰 산악지대 등과 같은 토양에서 요구하는 접지값을 나오게 한다.

2) 도심지 빌딩 등에서 접지 면적이 많이 필요할 경우 적은 시공 면적으로도 요구하는 접지 저항값을 얻을 수 있다.

3) 요구하는 접지 저항값을 저렴한 비용으로 빨리 시공할 수 있어 건설 공기를 단축할 수 있다.

4) 분말 접지 저감제를 압력으로 토양에 혼합하여 토양 자체를 변화시킨다.

5) 액체 접지 저감제로 물을 쫓아가는 친수성이므로 대지 중에서 물을 쫓아가 스폰지처럼 굳어지며, 마치 전선처럼되어 접지저항을 감소시킨다.

6) 심타법, 판접지 공사의 접지극 수량을 줄일 수 있고, 낮은 접지값을 얻기가 용이하다.

7) XIT 공법에 비해 시간과 노력이 단축되어 공사기간이 짧아지고 사용이 쉬우며 경제적이다.

8) 좁은 공간에서도 접지공사가 가능하므로 민원발생을 사전에 예방할 수 있고, 주변 시설물에 피해가 없다.

9) 접지 저항값의 변동이 적고 우수한 접지 품질을 확보할 수 있어 낙뢰, 지락 등에 대하여 전기시설물의 보호에 효과적이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지봉을 나타내는 사시도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지봉을 이용하여 접지 시공하는 방법을 나타내는 개략도

＜도면의 주요부분에 대한 설명＞

10 : 접지봉 11 : 금속봉

12 : 홀 13 : 콤프레서

14 : 탱크 15 : 배관

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지봉을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지봉을 이용하여 접지 시공하는 방법을 나타내는 개략도이다.

본 발명의 접지 시공방법은 대지 또는 암석층 등에 파이프 형태의 접지봉을 매립하고, 콤프레서 등의 압력으로 접지 저감제를 압력을 서서히 높이면서 접지 저감제를 대지 또는 암석층 등에 일정량을 주입한 다음, 접지 저감제가 투입되는 접지봉 주변의 접지 저항값을 측정하여 요구하는 만큼의 접지 저항값이 될 때까지 접지 저감제를 투입하는 방법이다.

이때, 접지 저항값은 전기시설물의 용량이나 주변 환경 및 조건을 적절히 고려하여 알맞게 설정할 수 있으며, 접지 저감제 투입량을 조절해가면서 설정 접지 저항값 이하가 될 때까지 접지 저감제를 투입하여 접지 저항값을 낮출 수 있다.

물론, 설정 접지 저항값 이하까지 도달한 후에도 필요에 따라서는 접지 저감제를 더 투입하여 접지 저항값을 설정값보다도 더욱 낮출 수 있음은 물론이다.

예를 들면, 접지 저항은 접지전극의 형상과 재료, 크기, 접지 전극이 매설된 대지를 구성하는 토양의 형태와 조건, 대지 구조 등에 따라 변화한다.

특히, 토양의 온도, 염분량, 토양에 함유된 성분, 입자의 크기, 분포, 균질성, 조밀도 등에 따라 전기적 저항값이 달라진다.

암석의 경우에는 기공도가 있는데, 화강암이나 석회암은 기공도가 1％ 이하로 매우 낮지만 기공도가 50％에 이르는 암석도 있다.

따라서, 이러한 암석의 보이드(Void)나 땅 속에 접지 저감제를 압력으로 주입하여 전기저항을 감소시키는 방식으로 접지저항을 저감시킬 수 있다.

여기서, 전기시설물의 용량 등을 고려하여 해당 접지 저항값을 적절하게 설정하는 방법은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.

이렇게 속이 비어 있고 구멍이 뚫린 접지봉을 이용하여 소정의 압력으로 접지 저감제를 투입함으로써, 구멍을 빠져나간 접지 저감제, 예를 들면 친수성 접지 저감제는 나무 뿌리처럼 뻗어나간 후 발포되어 굳어지게 되고, 결국 접지봉 주변으로 넓은 면적에 걸쳐 입체적인 접지망을 형성할 수 있으므로, 접지 저항값을 용이하고 효과적으로 낮출 수 있는 동시에 우수한 접지 품질을 얻을 수 있다.

이를 위하여, 도 1에 도시한 바와 같이, 접지 저감제의 투입을 가능케 하는 접지봉(10)은 상단부가 개방되고 하단부가 막혀 있는(홀을 제외한) 중공형의 금속봉(11) 형태로 이루어져 있으며, 금속봉(11)의 하단부에는 다수의 홀(12)이 형성되어 있어서 이곳을 통해 접지 저감제가 대지로 투입될 수 있다.

즉, 상단부의 개방부위를 통해 소정의 압력으로 금속봉(11)의 내부에 주입된 접지 저감제는 금속봉(11)의 하단부에 있는 다수의 홀(12)을 통해 빠져나가면서 대지 속으로 투입될 수 있다.

여기서, 미설명 부호 16은 접지봉측과 전기시설물측을 연결하는 접지선을 나타낸다.

상기 금속봉(11)에 형성되는 홀(12)들은 여러 배치 형태로 형성될 수 있는데, 예를 들면 봉 둘레를 따라가면서 다수의 홀(12)들이 일정간격으로 배치되는 형태로 이루어질 수 있고, 또 이러한 1열의 홀(12)들이 봉 길이방향을 따라가면서 다수 열로 배치되는 형태로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 홀(12)들을 통해 배출되는 접지 저감제는 사방으로 뻗어나가면서 마치 나무 뿌리가 뻗어나가는 형태로 접지봉 주변의 대지 속에 넓은 면적에 걸쳐 폭넓게 분포될 수 있다.

여기서, 상기 금속봉(11)의 경우 대지나 암반층에 해머 드릴 등으로 박혀질 때, 좀더 원활한 삽입을 위하여 끝이 뾰족한 형태의 것을 적용하는 것이 바람직하다.

이러한 접지봉(10)은 접지 저감제를 제공하는 공급원측과 연결되어 접지 저감제를 공급받을 수 있다.

이를 위하여, 접지 저감제 주입시 압력을 가하기 위한 콤프레서(13), 일정량의 접지 저감제를 저장하고 있는 탱크(14), 접지 저감제 진행을 위한 배관(15) 등이 구비되고, 이때의 배관(15)은 접지봉(10)측의 금속봉(11) 상단부에 연결될 수 있다.

여기서, 배관(15)과 금속봉(11) 간의 연결 구조는 일정한 압력하에서도 기밀유지가 가능하고 연결/해체가 용이한 공지의 커플러를 이용한 연결 구조를 적용할 수 있다.

따라서, 이와 같이 구성된 접지봉(10)을 이용한 접지 시공방법에 대해 살펴 보면 다음과 같다.

도 2에 도시한 바와 같이, 먼저 대지(100) 또는 암석에 드릴 해머 등의 장치로 접지봉(10)을 설치하고, 접지봉(10)에 접지 저감제(110)를 소정의 압력으로 강제 주입한다.

이를 위하여, 접지 저감제 공급측 설비의 배관(15)을 커플러 등의 연결매체로 접지봉(10)의 상단부에 연결하고, 콤프레서나 펌프 등의 가동을 통해 접지 저감제(110)를 압력을 서서히 증가시키면서 강제 주입한다.

이때의 압력은 1 ～30 kg/㎠ 정도가 바람직하다. 또한 암반일 경우 300kg/㎠까지 증가 시킨다.

이때의 접지 저감제는 전기 도전성이 있고 친수성이 있는 발포제를 사용할 수 있다.

즉, 접지 저감제가 물을 만나면 부풀어 올라 스폰지처럼 되며 장시간 후 물을 흡수하여 접지 저감 효과가 더욱 커진다.

이렇게 압력을 서서히 증가시키면서 접지 저감제를 주입하면, 접지봉(10)의 홀을 통해 대지 속으로 투입되면서 나무 뿌리처럼 뻗어나간 후 발포되어 굳어지게 된다.

다음, 접지 저항을 측정하고 요구하는 접지 저항 이하가 되면 접지 저감제의 투입을 중단한다.

예를 들면, 접지봉 주변의 접지 저항값을 측정해가면서 요구하는 접지 저항값 이하가 되면 접지 저감제 주입을 멈춘다.

접지 저감제 투입 완료 후 접지봉을 되메우는 마감처리를 할 수 있다.

이렇게 접지봉을 빠져나가 대지 속으로 퍼져나간 접지 저감제가 넓은 면적에 걸쳐 입체적인 접지망을 형성하게 되므로, 시공 즉시 요구하는 접지 저항값을 용이하게 얻을 수 있고, 또 도심지 빌딩 등에서 접지 면적이 많이 필요할 경우에도 접지봉만 설치하는 적은 시공 면적으로 요구하는 접지 저항값을 효과적으로 얻을 수 있다.

Claims (7)

1. 전기시설물의 접지를 위한 접지봉에 있어서,

   전기시설물의 접지를 위하여 지면 아래쪽에 매립되고 전기시설물과 접지선으로 연결되는 접지봉에 있어서, 접지 저감제의 주입을 위하여 상단이 개방되고 내부가 비어 있는 봉 형태로 이루어지며, 봉의 하단부에는 접지 저감제 투입을 위한 다수의 홀이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전기설비의 접지봉.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 봉의 하단부에 형성되는 홀들은 봉 둘레를 따라가면서 일정간격으로 배치되는 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기설비의 접지봉.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 봉의 하단부에 형성되는 홀들은 봉 둘레를 따라가면서 형성되는 1열의 홀들이 봉 길이방향을 따라가면서 다수 열로 배치되는 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기설비의 접지봉.
4. 전기시설물의 접지를 위한 접지 시공방법에 있어서,

   상부가 개방되어 있는 동시에 내부가 비어 있고 하단부에 다수의 홀을 갖는 접지봉을 설치하는 단계와, 상기 접지봉의 상부 개방부위에 저감제 주입을 위한 관을 연결하고 소정의 압력으로 접지 저감제를 주입하여 접지 저감제가 봉의 홀들을 통해 투입되면서 나무 뿌리처럼 뻗어나간 후 발포되어 굳어지게 하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기설비의 접지봉을 이용한 접지 시공방법.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 접지 저감제 투입시 접지봉 주변의 접지 저항값을 측정해가면서 요구하는 접지 저항값 이하가 되면 접지 저감제 주입을 멈추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기설비의 접지봉을 이용한 접지 시공방법.
6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 접지 저감제는 전기 도전성이 있고 친수성이 있는 발포제를 사용하는 것을 특징으로 하는 전기설비의 접지봉을 이용한 접지 시공방법.
7. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 접지봉은 대지 또는 암반층이 있는 산악지역에 설치하는 것을 특징으로 하는 전기설비의 접지봉을 이용한 접지 시공방법.