접지 시스템
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접지 시스템의 상태 파악하기
접지 시스템은 전력 설비의 안전하고 안정적인 운전에 필수적인 요소입니다. 고장이 발생하면 고장 전류와 접지 임피던스로 인해 접지 전위 상승(GPR/EPR)이 발생하며, 이로 인해 위험한 보폭 전압과 접촉 전압이 발생할 수 있습니다.
체계적인 시험을 통해 접지 그리드가 고장 전류를 안전하게 분산시켜 인명과 설비를 보호할 수 있는지 검증할 수 있습니다.
접지 임피던스, 보폭 전압, 접촉 전압, 토양 저항률 및 접지 그리드 연속성 측정 결과는 설계, 시운전 및 유지보수 과정에서 신뢰할 수 있는 판단 근거를 제공합니다.
사람의 안전 및 시스템 무결성 확보
개인의 안전
계통 고장이 발생하면 접지 전위 상승(GPR)으로 인해 위험한 보폭 전압과 접촉 전압이 발생할 수 있습니다. 특히 변전소 내부 및 주변 지역이나 전위가 전달된 금속 구조물 인근에서는 측정을 통해 안전성을 검증하지 않고서는 작업자의 안전을 보장할 수 없습니다.
노후화된 인프라
부식, 지진에 의한 기계적 응력, 또는 부적절한 시공은 접지 임피던스를 증가시키거나 접지 그리드의 연속성을 저하시킬 수 있습니다. 이러한 문제는 정기적인 대전류 연속성 시험과 접지 임피던스 측정을 수행하지 않으면 발견하기 어려울 수 있습니다.
중성점 접지 방식 변경
공진 접지 계통을 직접 접지 계통으로 전환할 경우(지중 케이블 비중이 높은 계통에서 자주 적용되는 조치), 지락 전류가 크게 증가하는 경우가 많습니다.
측정을 통해 보폭 전압 및 접촉 전압이 여전히 허용 기준 내에 있는지 확인할 수 있습니다.
증가하는 고장 전류
더 많은 재생에너지 발전원이 전력망에 접속됨에 따라, 분산형 발전기와 송전선의 증가된 부하 전류가 결합되어 고장 전류가 증가할 수 있습니다.
이로 인해 접지 전위 상승이 가속화되어, 더 높고 잠재적으로 위험한 보폭전압 및 접촉전압이 발생할 수 있습니다.
시험 방법
접지 시스템 측정 절차
접지 임피던스 측정
접지 임피던스 측정
접지 임피던스는 접지 시스템이 주변 토양과 얼마나 잘 접속되어 있는지를 나타냅니다. 이 수치가 높아지면 접지 상태가 악화되었음을 의미합니다. 고장이 발생하면 고장 전류와 접지 임피던스가 결합되어 접지 전위 상승(GPR, EPR)이 발생합니다.
보폭전압, 접촉전압 측정
보폭전압, 접촉전압 측정
변전소에서 접지 전위 상승이 발생하거나 송전선로 및 전력계통에 고장이 발생하면 위험한 보폭 전압과 접촉 전압이 발생할 수 있습니다. 특히 접지 시스템 주변에서 이러한 전압을 측정하는 작업은 작업자에게 위험을 초래할 수 있습니다.
SRT
토양 저항력 시험
접지 시스템을 설계하기 전에 전기적 토양 저항률 시험(SRT)을 수행합니다. 모든 안전 및 성능 요구사항을 충족하는 접지 그리드를 설계하려면 토양의 전기적 저항률 데이터가 필요합니다. 이러한 측정에는 일반적으로 웨너(Wenner) 방식 또는 슐룸베르거(Schlumberger) 방식이 사용됩니다.
접지 그리드 연속성 시험
접지 그리드 연속성 시험
접지 그리드는 고장 전류를 안전하고 확실하게 대지로 분산시킬 수 있어야 합니다. 대전류 저항 측정을 통해 상승 도체(riser)와 접지 전극 등 접지 시스템의 각 부분이 충분한 전류를 전달할 수 있는지 확인할 수 있습니다. 또한 이 방법을 통해 시공 결함이나 노후화로 인한 문제를 조기에 발견할 수 있습니다.
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안전 규정 준수
EN 50522, IEEE 81 및 IEEE 80/81 표준은 단상 고장 지속 시간에 따라 최대 접지 전위 상승 및 허용되는 보폭전압, 접촉전압을 규정하고 있습니다. 이러한 표준을 준수하면 실제 고장 발생 시 변전소 내부 및 주변에서 위험한 전압 수준이 발생하지 않도록 하여, 사람과 동물을 위험으로부터 보호할 수 있습니다.
접지 임피던스란 무엇이며, 왜 중요한가요?
접지 임피던스는 접지 시스템과 주변 토양 간의 연결 상태를 나타냅니다. 이는 고장 발생 시 접지 전위 상승에 직접적인 영향을 미치며, 작업자의 안전에 영향을 줍니다.
보폭전압과 접촉전압은 어떻게 평가하나요?
측정은 접지 그리드 내부 및 주변에서 수행되며, 그 결과는 EN 50522 또는 IEEE 80/81 안전 기준에 따라 평가됩니다.
전원선인가와 전류 프로브인가의 차이점은 무엇인가요?
전선 주입 방식은 실제 고장 전류 분포를 시뮬레이션하기 위해 전원이 차단되고 원격으로 접지된 전선이 필요합니다. 이 방법은 대규모 변전소에 이상적입니다. 반면, 전류 프로브 주입 방식은 소규모 접지 시스템이나 송전탑에서 수행하기가 더 쉬운 경우가 많습니다.
접지 시스템은 언제 시험해야 합니까?
새로운 접지 시스템을 계획하기 위해 필요한 저항력 데이터를 확보하려면 토양 저항력 측정을 수행해야 합니다. 시운전 단계에서는 관련 표준을 준수하는지 확인해야 합니다. 유지보수 단계에서는 장기적인 안전성과 시스템 신뢰성을 보장하기 위해 정기적인 상태 평가를 실시해야 합니다.
전위-강하-방법이란 무엇인가요?
FOP 시험은 접지 시스템과 원격 기준점 사이의 전압을 점차 멀어지는 거리에서 측정합니다. 이를 통해 실제 대지 저항을 파악하고, ‘대지 전위 상승(EPR)’ 또는 ‘접지 전위 상승(GPR)’이라고 하는 예상 전위 상승치를 산출할 수 있습니다.
웬너법과 슐럼버거법의 차이점은 무엇인가요?
웬너(Wenner) 방식은 네 개의 시험 프로브를 일직선상에 배치하고 서로 간격을 균등하게 유지하므로, 설정이 간단하고 용이합니다.
슐룸베르거 방식 역시 4개의 프로브를 사용하지만, 프로브 간 거리는 일정하지 않습니다. 깊이 측정을 변경할 때 두 개의 프로브만 이동시키면 되므로, 이 방식은 상세한 지반 조사에 더 효율적입니다.
토양 저항력은 언제 측정해야 합니까?
접지 시스템의 계획 및 설계 단계에서, 즉 시공이 시작되기 전에 토양 저항력을 측정해야 합니다. 이는 접지 그리드의 치수를 정확하게 산정하고, 고장 발생 시 안전 및 기능적 요건을 충족하는 데 필요한 필수 데이터를 제공합니다.
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