Make-up of Equivalent Circuit of Grounding System using Water Resistivity in Hemispherical Electrode System

A design criterion of grounding systems is commonly based on the ground resistance measured with low frequency in Korea. When lightning surges which have high frequency components are injected into the grounding system, the grounding impedance is great]y different from the static grounding resistance. In order to investigate the effect of water resistivity on the high frequency performance of grounding systems, this paper presents the frequency-dependent admittance using water tank simulating the grounding system in different water resistivities. As a result, because of capacitive effect admittances and conductance are increased with increasing frequency in higher water resistivity of greater than 500[${\Omega}{\cdot}m$]. On the other hand, admittances and conductances are decreased with increasing frequency due to inductive effect in lower water resistivity of less than 500[${\Omega}{\cdot}m$]. The phase difference between the current and voltage increases in the range of 200[kHz] to 5[MHz]. Consequently, frequency-dependent performance of grounding systems is closely related to the soil resistivity, it is necessary to consider the effect of grounding system performance on the frequency and soil resistivity.

반구형 전극계에서 물의 저항률을 이용한 접지시스템의 등가회로 구성

현재 우리나라의 접지시스템의 설계기준은 낮은 주파수에서 측정된 저항값을 기반으로 한다. 고주파 성분을 포함하는 뇌서지가 접지시스템에 인가되면, 접지임피던스는 정상상태의 저항과 매우 다르게 된다. 이 논문은 접지시스템의 고주파 성능에 대한 물의 저항률의 영향을 파악하기 위하여 대지를 모의하는 수조를 이용하여 물의 저항률에 따른 어드미턴스의 주파수 의존성을 기술하였다. 500[${\Omega}{\cdot}m$] 이상의 높은 물의 저항률에서 용량성 효과에 의해 주파수가 증가함에 따라 어드미턴스와 컨덕턴스가 증가하는 것으로 나타났다. 반면에, 500[${\Omega}{\cdot}m$] 미만의 낮은 저항률에서는 유도성 효과에 의해 주파수가 증가함에 따라 어드미턴스와 컨덕턴스가 감소하는 것으로 나타났다. 또한 200[kHz]에서 5[MHz]에 이르는 주파수 범위에서 전류와 전압의 위상차가 증가하는 것으로 나타났다. 결론적으로, 접지시스템의 주파수 의존성은 대지의 저항률과 밀접한 관계가 있으며, 주파수와 대지저항률이 접지시스템의 성능에 미치는 영향에 대한 고려가 필요하다.