접지저항 측정방법

1. 접지저항계란 ?

 ▣ 접지 전극과 대지 사이의 저항을 일반적으로 접지 저항이라고 부릅니다.

      정확하게는 접지 도체의 저항, 접지 도체와 대지의 접촉 저항, 대지의 저항의 총합입니다.

      접지 저항은 일반적인 저항과는 다르게 다음과 같은 특징이 있습니다.

 

 [ 분극 작용 ]

  ⊙ 대지는 전해질과 같은 성질을 갖고 있기 때문에 분극 작용이 있으며 직류 전류를 흐르게 하면 그 전류와 반대 방향의 기전력이

      발생하여 정확하게 측정할 수 없습니다. 때문에 접지 저항의 측정에는 일반적으로 수 십 Hz~1kHz의 구형파 또는 정현파가

      사용됩니다.

 

[특수한 형태]

 ⊙ 접지 저항은 접지 전극과 대지 간의 저항입니다. 대지에서 꺼내어 측정할 수 없습니다.

      대지의 저항율은 비교적 크기 때문에 측정하기 위한 전류가 흐르는 전극 부근에서는 전압 강하가 발생합니다.

       때문에, 접지 전극의 저항값을 정확하게 측정하기 위해서는 각 전극（E전극, S(P）전극, H(C）전극）을 10m 정도 떨어트릴

       필요가 있습니다.

 

[외란 요소의 존재 ]

 ▣ 접지 저항의 측정에는 지전극 또는 보조 접지 전극의 영향 등 외란 요소가 존재합니다.

      접지 전극에 연결된 기기에서의 누설 전류에 의한 지전압은 접지 저항계가 검출하고 싶은 신호에 중첩하고 측정값에 영향을

      줍니다. 또한 보조 접지 전극의 접지 저항이 크면 측정 전류가 작아지고 지전압 등 노이즈의 영향을 받기 쉽게 됩니다.

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2. 접지저항계의 측정원리

 

 

교류 전원의 전압을 H(C) 전극-E 전극 사이에 인가하여 이 때 흐르는 교류 전류 I를 전류계로 측정합니다. 또한, 전류 I가 흐르는 것에 따라 발생하는 S(P) 전극-E 전극 사이의 전압 V를 교류 전압계로 측정합니다.

측정된 전류 I와 전압 V에서 E 전극의 접지 저항 RX를 구합니다.

H(C) 전극-E 전극 간 및 H(C)전극-S(P) 전극 간 측정은 정확하게 측정할 수 없습니다.

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[접지공사의 종류와 접지 기준 저항값]

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▣ 전기설비기술기준에서는 다음과 같이 접지 공사의 종류와 접지 저항값이 규정되어 있습니다.

 

접지 공사의 종류　　　　접지저항계

A 종 (구 제 1종) ：　　 　10 Ω 이하

B 종 (구 제 2종) ：　　 　계산값*1

C 종(구 특별 제 3종) ：　10 Ω 이하*2

D 종(구 제 3종) ：　　　 100 Ω 이하*2

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*1 변압기의 고압값 또는 특별 고압측의 전로의 1선 지락 전류의 암페어 수에서 150(변압기의 고압측 전로 또는

     사용 전압이 35000V 이하인 특별 고압 측의 전로와 저압측의 전로와의 혼촉에 의해 저압 전로의 대지 전압이 150V를 초과한

     경우에 1초 초과 2초 이내에 자동으로 고압 전로 또는 사용 전압이 35000V 이하의 특별 고압 전로를 차단하는 장치를 설치할 때

      는 300, 1초 이내에 자동으로 고압 전로 또는 사용 전압이 35000V 이하의 특별 고압 전로를 차단하는 장치를 설치할 때는 600)

      을 제외한 값과 동일한 옴의 수

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*2 저압 전로에서 해당 전로에 지기가 발생한 경우, 0.5초 이내에 자동으로 전로를 차단하는 장치를 설정하는 경우는 500 Ω

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[접지란?]

 

접지란 전기설비나 구조물과 대지를 전기적으로 연결하는 것입니다 . 접지를 올바르게 시공함으로써 감전 등의 사고를 막고 안전을 유지할 수 있습니다 .

또한 , 고조파 발생 , 기계나 장치의 오작동 , 정전 등의 전원품질 문제 방지로도 이어집니다 . 법률과 규격에 근거한 접지공사와 보수로 접지저항값을 적절하게 유지하는 것이 필요합니다 .

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[접지저항값을 결정짓는 요소]

접지저항의 크기는 지질 , 접지극의 형상 및 구성 , 온도 , 습도 등에 의해 결정됩니다.

그 중에서도 시공 장소의 지질 영향이 크기 때문에 이를 파악하는 것이 중요합니다.

지질에 의한 접지저항의 차이를 이해하는 물리량으로 대지저항률이 있습니다.

대지저항률이 높은 토지는 접지저항이 높아집니다 . 접지극의 형상 , 수량 , 매설할 깊이를 설계하기 위해 필요한 값입니다 .

 

• 접지저항값을 결정짓는 요소

· 환경조건: 지질 , 지층 , 온도 , 습도 , 염분 등

· 접지극: 형상 , 구성 , 수량 , 매몰되는 깊이

 

• 지질의 종류별 대지저항률

· 매우 습한 토양 , 늪지: 30Ω m

· 농경지 , 점토질 토양: 100Ω m

· 사질의 점토 토양: 150Ω m

· 습한 모래땅: 300Ω m

· 콘트리트 1:5: 400Ω m

· 습한 자갈: 500Ω m

· 건조한 모래땅: 1,000Ω m

· 건조한 자갈: 1,000Ω m

· 석회질 토양: 30,000Ω m

· 암반: 107Ω m

 

3. 접지저항 측정 방법의 종류

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가. 3전극법 (준공검사, 보수검사)

 ▣ 3전극법은 정확하게 접지저항을 측정할 수 있는 가장 일반적인 방법입니다.

     접지저항의 정의에 따라 측정하고 싶은 접지극에 흘려보낸 전류와 그 때의 전위 상승으로부터 저항을 연산합니다.

     측정 시에는 접지극을 분리해도 좋은 상태임을 확인한 후 작업합니다. (정전 상태 등)

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• 측정 순서

  ① 측정 대상의 접지극을 전원 시스템에서 분리합니다 .

  ② 10 m 떨어진 지면에 보조접지극 S (P) 를 꽂습니다 .

  ③ 추가로 10 m 떨어진 지면에 보조접지극 H (C) 를 꽂습니다 .

  ④ 접지저항계의 E 단자 , S (P) 단자 , H (C) 단자를 각각 접지극과 보조접지극에 연결합니다 .

  ⑤ 접지저항을 측정합니다 .

  ⑥ 접지저항계를 분리한 후 , 접지극을 전원시스템에 연결합니다 .

 

• 접지극을 분리하지 않고 측정할 수 있는 MEC 기능＊으로 효율 UP（FT6041 만 해당）클램프 센서로 접지극에 흐르는 전류만을

   측정합니다 .  접지극을 전원시스템에 연결한 상태에서 측정할 수 있습니다 .

  ＊ MEC 는 Measuring Earth using a Clamp 의 약자입니다 .

 

  • 수 Ω 이하의 접지저항을 정확하게 측정 가능（FT6041 만 해당）

     4 단자 측정원리를 이용한 접지저항 측정. 프로브 저항성분의 영향을 받지 않고 저저항을 정확하게 측정할 수 있습니다 .

 

나. 4전극법 (베너 4전극법, 대지저항률 측정)

 • 측정 순서

   ① 4 개의 보조접지극을 일정간격 a [m] 떨어뜨려 설치합니다 .

   ② 접지저항계에 보조접지극의 간격 a [m] 을 입력합니다 .

   ③ 대지저항률을 측정합니다 . 대지저항률은 아래의 식으로 연산되어 표시합니다 .

  　　ρ = 2πaR

   ④ 간격 a [m] 를 변경해서 여러 차례 측정합니다 .

   ⑤ a 와 ρ의 그래프를 작성합니다 .

 

다. 클램프식 측정법 (2클램프식, 다중접지시스템)

  ▣ 다중접지 시스템의 접지저항 측정에 한정되기는 하나 , 접지극에 2 개의 클램프 센서를 물리는 것만으로 측정할 수 있습니다 .

      ( 보조접지극이 필요 없음 )

      송전철탑 및 피뢰침 , 저장고 등 다중접지의 접지저항 측정에 최적입니다 .

   ⊙ 측정원리

       전압 주입용과 전류 측정용 2 개의 클램프 센서를 사용합니다.

       전압 주입용 클램프를 측정하고 싶은 접지저항 Rx 에 물리면 모든 다중접지에 전류가 흐릅니다.

       전류 측정용 클램프로 Rx 에 흐르는 전류를 측정하면 아래의 식의 전류가 측정됩니다.

       Rx + 1/ [ (1/R1) + (1/R2) + (1/R3) + (1/R4) + ... ] = V/I

       대량으로 접지되어 있는 경우에는 좌변 제２항이 매우 작아져,

       그 결과 　Rx = V/I 와 근사값이 됩니다 .

 

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