현재 우리나라에서 사용하고 있는 접지전극은 30*30$cm^{2}$의 넓이와 0.7,0.9,1.0,2.0mm의 동판전극들이다. 인건비가 비싸고 전극 자료비가 우리나라에 비하여 싼 외국에서는 접지봉을 많이 사용하고 있다. 접지봉을 사용하면 인건비는 적게들지만 매설하기 위한 기계의 시설비와 같은 접지저항치를 얻기 위한 동량이 판전극 사용시보다 더욱 많이 필요하므로 우리나라 현사정에는 부적당하다. 본 연구의 목적은 소요접지저항을 얻는데 동판전극보다 더욱 경제적인 접지방식을 모색하여 이것과 동판전극방식과의 기술적, 경제적비교검토를 하는데 있다.
1968년 11월 3일 기하여 우리나라 154KV 주간선계통의 중성점접지방식이 종래의 PC접지방식으로부터 직접접지방식으로 전환되었다. 이 결과 계통의 운전면에 있어서는 이상전압상승의 경감, 고속도차단방식의 채용등으로 공급신뢰도가 한층 더 크게 될것으로 기대되고 있다. 주지하는 바와같이 계통의 안정도는 정상(Steady-state) 및 과도(Transient-state) 안정도의 양자로 대별되지만 이중 현단계의 계통운용면에서 특히 중요한 지위를 차지하는 것은 후자의 과도안정도 일것이다. 본문에서는 최근에 한국전자계산소의 전자계산기(FACOM-222)를 사용하여 직접접지방식전환후의 과도안정도를 계산한 해석결과및 앞으로 채용하여야 할 몇가지 안정도증진대책을 간단히 설명하고저 한다.
국내 접지방식은 2021년부터 IEC 60364에서 제시하는 접지방식을 새롭게 채택하고 있다. 이 접지방식은 인체접촉사고 발생 시, 접촉전압과 통과전류에 대한 특성이 다양하게 나타날 수 있어, 인체에 대한 안전성 평가가 구체적으로 요구되고 있다. 또한, 한국전기안전공사나 대한전기협회에서 IEC 60364의 접지방식에 대한 안전기술 교육을 부분적으로 수행하고 있지만, 안전성을 평가할 수 있는 시험장치가 미흡하여, 전기안전관리자에 대한 교육이 어려운 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 IEC 60364의 접지방식별 안전성 평가를 수행할 수 있는 시험장치를 모델링하고, 이를 바탕으로 시험장치를 구현한다. 즉, 전력계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여, 계통 전원부, 접지방식별 시험장치부, 보조장치부로 구성된 안전성 평가 시험장치의 모델링을 제시하고, 계통전원부, TT접지방식 시험장치부, TN-S접지방식 시험장치부, 모니터링부로 구성된 안전성 평가 시험장치를 구현한다. 상기의 모델링과 시험장치를 이용하여, TT접지방식과 TN-S접지방식의 인체 안전성 특성을 분석한 결과, TT접지방식의 경우 고장점 임피던스가 0[Ω], 10[Ω], 100[Ω]에서 인체 통과전류는 각각 104[mA], 87.4[mA], 35.5[mA]가 산정되었고, TN-S접지방식의 경우 54.9[mA], 4.1[mA], 0.4[mA]가 산정됨에 따라, TN-S접지방식이 TT접지방식에 비하여 감전에 대한 보호가 우수함을 알 수 있고, 저압수용가에서 사용 중인 TT 접지방식에서 TN-S 접지방식으로 전환하면 감전에 대한 보호성능을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.
접지의 목적은 기기의 안정과 인체의 안전을 도모하는데 있다. 그동안 국내 접지공사 시행에 관한 문제점은 기술적인 근거가 없이 단순히 접지 점의 접지저항 값을 낮추는 것에만 집중하였다. 그러나 단순히 전선을 땅에 묻는다는 과거의 인식에서 벗어나, 현재는 전력기술인의 접지에 대한 인식의 변화를 요구하며, 개방화 시대에 맞추어 International Electrotechnical Commission (IEC) 규격의 접지계통 방식에 대한 이해와 관심을 갖아야한다. 또한 이러한 IEC 규격의 접지설비방식이 국내에 적용될 시점이며, 기술적인 검토를 통해 운영상에 일어날 수 있는 다양한 사고에 대한 영향력에 대해 검토해 볼 필요가 있다. 본 논문에서 제시하는 접지 계통방식은 IEC 국제규격에서 제시하는, 단락 시간과 허용 접촉전압이나 기기의 절연수준과 관련해 제시하는 값에 의해 분류되며 고압 측 단락사고 시 수용가 부하 측에 미치는 영향에 관해 살펴보기 위해 고압 측 1선 지락사고와 3상 단락사고에 대해 모의하기로 한다.
본 논문은 낙뢰 Surge 방호를 위하여 독립접지를 공통접지로 개선하는 효율적인 방법을 제안하였다. 낙뢰 Surge 방호를 위해서는 등전위 이론에 근거하는 공통접지방식이 적합하고, 중성선이 있는 전원계통에서는 공통접지방식을 사용하는 것이 국제적으로 통용되는 기술규격이다. 따라서 낙뢰 Surge에 취약한 문제점을 갖고 있는 기존의 중성선이 없는 전원계통의 독립접지방식을 중성선이 있는 전원계통의 공통접지방식으로 개선을 하고, 정전압소자를 이용하여 낙뢰 Surge를 방호하는 효율적인 등전위 시스템 구축 방법을 제안한다.
기존 접지방식인 격자 메쉬접지와 제안한 방식인 사선 메쉬접지를 비교하였다. 동일 접지설계 제원을 가지고 사선 메쉬접지와 격자 메쉬접지를 비교한 결과, 최대예상 접촉전압, 접지저항, 총 접지도체의 길이 모두 감소하였다. 본문에서는 대지저항률, 매설깊이, 대지전류, 접지도체 단면적의 변화에도 사선 메쉬접지가 기존 격자 메쉬접지에 비해 우수한 성능을 나타내는 것을 시뮬레이션을 통해 증명하였다.
통신기기의 앞뒤에 서지방지기를 설치하고 서지방지기의 접지선을 통신기기에 연결하지 않고 서지방지기끼리 연결하고 한쪽의 접지선으로 유입된 서지가 다른 서지방기기의 접지선으로 전이되도록 하는 방식이다. 이것은 선로에 유입된 서지를 기기를 우회하여 다른 회선으로 흐르게 하는 방식이다.
본 논문은 낙뢰 Surge 방호를 위하여 독립접지를 공통접지로 개선하는 효율적인 방법을 제안하였다. 낙뢰 Surge 방호를 위해서는 등전위 이론에 근거하는 공통접지방식이 적합하고, 중성선이 있는 전원계통에서는 공통접지방식을 사용하는 것이 국제적으로 통용되는 기술규격이다. 따라서 낙뢰 Surge에 취약한 문제점을 갖고 있는 기존의 중성선이 없는 전원계통과 독립접지방식을 중성선이 있는 전원계통과 공통접지방식으로 개선을 하고, 정전압소자를 이용하여 낙뢰 Surge를 방호하는 효율적인 등전위 시스템 구축 방법을 제안한다.
우리 나라의 전력 계통은 대도시 중심부 등 사람의 왕래가 빈번한 곳이나 신도시 지역 등에 22.9kV-y 배전 방식으로 CNCV 지중 케이블로 전력을 공급하고 있으며, 선로 운영상 케이블의 동심중성선을 일정 구간 마다 3선 일활 공동 접지하는 다중 접지방식을 채택하고 있다. 이는 지락 사고시에는 동심 중성선의 대지 전위 상승을 일정 값 이하로 제한함과 동시에 보호계전기의 동작을 원활히 하기 위함이다. 그러나 지중 배전 선로에서 각 상(A,B,C상)의 부하가 불평형이 될 때는 물론 평형일 경우에도 동심 중성선에는 부하 전류에 비례하는 동심 중성선 순환 전류가 발생되고 있기 때문에 불필요한 손실 전력이 발생하며, 이러한 손실 전력으로 케이블의 내부 온도가 상승되어 케이블의 송진용량이 감소하게 된다. 따라서 2006년 7월12일${\sim}$14일 대한전기학회 하계학술대회에 이에 대한 문제점과 대책으로 비일괄공동접지에 관한 연구 논문을 발표 한 바 있으며, 본 인구는 일곽공동접지방식의 기능을 저해하지 않으면서 비일관공동접지기술을 안전하게 시행하는 방법과 예상되는 문제점 및 시행효과 검증에 관한 연구이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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