본 논문에서는 전기영상법(ET)을 이용하여 수직 다층구조 대지저항률을 영상복원 하였다. 일반적으로 접지 시공을 위한 대지 분석은 수평 다층 구조라는 가정 하에 행해지지만, 현실적으로는 지하구조가 수직 구조일 경우도 발생하게 된다. 여기에서는 수직 다층구조의 대지분석에 유리한 전극배열법을 찾아내기 위하여 전기영상법에 가장 널리 사용되는 Wenner, Schlumberger 그리고 쌍극자배열을 테스트하였다. ET영상복원에는 Gauss-Newton 역산 알고리즘이 이용되었다. RMS 오차 분석결과를 보면 Wenner 배열의 경우가 RMS 오차가 가장 적게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
최근 뇌보호용 접지시스템 심매설 봉전극을 사용하는 경우가 늘고 있다. 심매설 봉전극의 경우에는 수직으로 깊게 봉전극을 시설하기 때문에 메시그리드 전극에 비해 장소의 제약을 덜 받는 장점이 있지만 국지적인 대지저항률에 의해 접지임피던스가 크게 변동하므로 설계시에 세밀한 대지구조의 분석이 필요하다. 기존의 Wenner법에 의한 대지저항률 측정은 널리 사용되는 방법이지만 국지적인 대지저항률의 변화를 알아내기가 불가능하였고 또한 겉보기 대지저항률로 측정결과가 나타나므로 정확한 깊이를 예측하기가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 96채널 측정설비를 이용하여 대지구조를 2-D 이미지로 분석하였으며, 뇌보호용 심매설 전극을 효과적으로 설계하기 위해 국지적인 대지저항률 변동 및 대지층 깊이의 분석을 시도하였다. 대지저항률의 2-D 이미지 분석은 Wenner alpha법, Dipole-dipole법, Schlumberger법을 사용하였으며, 분석결과를 토대로 기존의 Wenner 1-D법으로 측정한 결과를 CDEGS로 분석한 대지구조와 비교하였다.
Electrical resistivity can be used for porosity estimation. In order to improve previously developed ERCP(Electrical Resistivity Cone Probe), 4ERP(4 Electrical Resistivity Probe), which has Wenner array at the tip of probes, has been developed. In properties of current flow Wenner array measures electrical properties of undisturbed area during penetration and relatively correct measurements are guaranteed without polarization. Furthermore, Wenner array equation can estimate electrical resistivity without extra calibration. 4ERP is developed into 2 types, penetration and fixation. Penetration type has wedge-shaped tip. Considering disturbance minimization, fixed type has plane tip. Fixed type 4ERP in consolidation cell measure electrical resistivity increment along porosity decrease, and penetration type 4ERP measured resistivity profile along the depth in chamber. Applying Archie's law, porosity profile was estimated with electrical resistivity. The tests result suggests that 4ERP can be new site investigation equipment with little disturbance.
In order to design effectively the grounding system, it is very important to determine the optimum soil resistivity at the desired location of the connection to earth. This paper deals with the reasonable methods of measuring the soil resistivity where grounding electrodes are buried. The soil resistivity at three test sites with different resistivity of soil were measured as functions of the spacing between the test probes in the Wenner's four-point method and the length of test ground rod in the three-point method. In the case of the three-point method, the length of test ground rod of 2-10[m] in length was appropriate in two-layered soil structure. In the length range of 2-10[m], the results measured by the three-point method using the test ground rod with the length corresponding to the spacing between the test probes of the Wenner's four-point method are in good agreement with the data obtained from the Wenner's four-point method.
In this paper, a methodology has been proposed according to which, after carrying out a set of soil's resistivity measurements using Wenner Four-probe data, one can compute the parameters of the multilayer earth structure using a genetic algorithm(GA). The results provided by the GA constitute the indispensable data that can be used in circuital or field simulations of grounding systems. The methodology allows to proceed toward a very efficient simulation of the grounding system and an accurate calculation of potential on the ground's surface.
차원 전기비저항 탐사자료의 획득에 널리 사용되는 roll-along 기법의 타당성과 효율성을 현재 통용되고 있는 쌍극자-쌍극자 배열법(dipole-dipole array) 과 베너 슐럼버저 (Wenner-Schlumberger array)배열법 의 경우에 대하여 수치 모델링을 통해 분석하였다 천부 정보를 상대적으로 많이 포함하고 있는 가단면도 상부에 위치한 자료들은 기법에 의한 자료의 누락이 없으므로 천부의 전기비저항 이상대는 두 배열법에서 모두 성공적으로 영상화되었다 그러나 비교적 심부에 위치한 이상대는 roll-along기법으로 야기되는 자료의 누락으로 인해 왜곡된 형태로 나타날 수 있으며 이 현상은 자료획득의 수평 범위가 상대적으로 빈약한 베너 슐럼버저 배열법에서 더 크게 나타나는 것으로 확인되었다 또한 실제 탐사에서 쌍극자 쌍극자 배열법은 S/N비가 낮아 유한한 전극 개수로 구현할
수 있는 최대전극전개계수($n_max$) 까지 전극을 전개할 수 없는 경우가 많은 이유로 roll-along기법으로 인한 자료의 누락이 적게 나타나지만 베너 슐럼버저 배열법의 경우에는 S/N비가 높아 ($n_max$)까지 전극을 전개하게 되어 자
료의 누락이 커지므로 역산 단면의 왜곡이 야기될 수 있는 것으로 분석되었다 따라서 동일한 기본전극간격 ($a$)과($n$)을 사용하였을 때 쌍극자 쌍극자 배열법보다 깊은 median depth(Edwards, 1977)를 제공하는 베너 슐럼버저 배열
법의 경우 roll-along기법에 의한 자료의 왜곡을 줄이고 효율적인 현장 작업을 위하여 ($n_max$)보다는 자료의 누락이 무시될 수 있는 ($n_prob$)을 기준으로 가탐심도에 적합한 를 결정한 후 측선 중첩구간이 전체 측선 길이의 3/4이
되도록 전극을 전진 배치하는 전극배열 방식이 추천되며 이는 수치 모델링을 통해 확인되었다.
Presently, typical maximum probe spacing of soil resistivity survey(Wenners 4 pin method) is 20 m in case of 154 K substation grounding design of KEPCO. This paper examined the effects of maximum probe spacing of wenner method on the equivalent soil modeling and the accuracy of grounding resistance measurement by comparing the calculated FOP(Fall-of-Potential) curves of various soil models with the measured one at 154kV H substation. The comparison results showed that the inaccurate estimation of deep soil resistivity, which is caused from the short probe spacing of soil resistivity survey, can produce large errors on measurement of grounding resistance. In this paper a quantitative analysis of FOP at H substation has been presented.
균질대지에서 시간영역 유도분극탐사를 실시할 때 생기는 전자기결합의 영향을 간단히 계산할 수 있는 해를 구하였다. 여기서 유도한 근사해는 시간영역의 전자기결합에 모델변수가 얼마 만큼영향을 미치는지를 쉽게 이해할 수 있으며, 또한 실제 상황에서 충분히 사용할 수 있는 정확도를 가지고 있다. 본논문에서는 쌓극자 및 Wenner 배치만을 다루웠지만, 이 근사해는 모든 전극배치에 대하여 유용하다.
Estimating equivalent soil model which represents an actual soil structure and its electrical characteristics, is extremely improtant for good substation grounding system design and analysis. Since the equivalent soil model is deduced based on the measured apparent soil resistivity - generally obtained from Wenner's 4-point method, reasonable and accurate measuring technique and procedure guarantee good grounding system design and analysis. The paper aims to show the importance of reasonable enough probe spacing by presenting the influence of soil modelling to estimation and measurement of grounding resistance of substation grounding grid.
Wenner 4-probe arrangement is used most widely by the method to measure soil resistivity and the measured data with the Wenner method are apparent resistivities of the soil. Therefore, the soil structure can be analyzed easily from the measured apparent resistivity, but the real soil resistivity is difficult to know correctly at a particular depth or at a specific location on earth surface. This paper introduces a method that can be used to decide the suitable burial depth and the electrode scale of a grounding rod effectively using soil structure analysis equipment based on the dipole-dipole method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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