제가 EEP 회원으로 가입해서 자료를 받아보고 있습니다. EEP 유료회원은 아닌데 그래도 좋은 자료들이 공유되고 있습니다. 이번에 받은 자료에서 접지 저항 측정에 대한 의문점 12개에 대한 자료가 있어서 블로그에 포스팅하려고 합니다. 영문 자료를 번역하는 것에 시간이 많이 걸리는데 요즘은 파파고를 이용해서 시간을 많이 줄였습니다. 이상하고 잘못된 것만 수정하면 되니까 영문 자료를 올리는 것도 이전보다는 많이 쉬워졌습니다. 접지 저항 측정에 대한 이해를 높이는데 도움이 될 것으로 생각합니다.
접지 시험에서 해야 할 것과 하지 말아야 할 것
접지 시험은 이 시험을 자주 정기적으로 실시하지 않는 전기 엔지니어와 기술자들이 오해하는 경우가 많습니다. 접지 시험에 대한 의문과 우려가 많은 것 같습니다. 이 포스팅은 Transcat의 논문을 바탕으로 접지 시험기 사용, 연결, 시험 방법 및 안전과 관련된 가장 일반적인 12가지 의문에 대한 답을 주려고 작성되었습니다.
자, 이 우려들과 의문점들을 살펴봅시다. 접지 시험 과정에서 나타날 수 있는 수십 가지의 다른 문제들과 불확실성들이 있겠지만, 우리는 가장 일반적인 문제들에 초점을 맞출 것입니다.
목 차
- 접지 저항을 측정하는데 절연 저항계(Megger)를 사용할 수 있나요?
- 측정하려는 값이 저항인데 왜 멀티미터를 사용하면 안 되나요?
- 2점식, 3점식, 4점식 방식의 차이점은 무엇인가요?
- 단순히 기준 접지에 대해서 측정하면 안 되나요?
- 접지가 좋은지는 어떻게 알 수 있나요?
- 접지는 얼마나 자주 시험해야 하나요?
- 어떻게 하면 좋은 접지 설계를 할 수 있나요?
- 테스트 전극의 매설 깊이가 영향을 주나요?
- 테스트할 지역이 모두 콘크리트나 쇄석 바닥입니다. 어떻게 접지극을 설치하나요?
- 접지 저항 시험을 할 때 어떤 주의 조치를 해야 하나요?
- 비가 많이 오면 시험에 영향을 주나요?
- 모래나 돌짝밭에 접지가 설치되어 있으면 어떻게 시험을 해야 하나요?
1. 접지 저항을 측정하는데 절연 저항계(Megger)를 사용할 수 있나요?
아니요. 이것은 일반적인 오류입니다. 현장 작업자는 절연 테스터인지 접지 테스터인지 확인하지 않고 매장에서 메거 테스터를 인출하는 경우가 많습니다. 절연 테스터는 접지 테스터에서 저항 스펙트럼의 반대쪽 끝에서 측정하도록 설계되어 있습니다.
아무도 메가오옴의 접지 저항을 원하지 않습니다. 절연 저항계는 KV 범위의 높은 시험 전압을 사용합니다. 접지 저항계는 조작자의 안전을 고려하여 낮은 전압으로 제한됩니다. 절연 저항계는 보통 저전압 저저항 연속성 검사 기능을 가지고 있는데 이런 기능들이 순간 접지 저항 시험을 하는데 잘못 사용됩니다.
그러나, 연속성 테스트는 설치된 전극과 기준 접지 사이에서 무시할 만한 저항을 갖는 것으로 추정되는 임의적인 측정만 가능합니다. 이는 접지 고장 전류에 대해 접지가 제공하는 저항을 신뢰성 있게 측정할 수 없습니다.
dc 연속성 테스트는 토양의 과도 상태, 변압기로 되돌아가려는 유틸리티 접지 전류 및 기타 소스에 의해 발생하는 전기 소음에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에 이 임의 측정조차 신뢰할 수 없습니다.
2. 측정하려는 값이 저항인데 왜 멀티미터를 사용하면 안 되나요?
동일한 이유로 절연 테스터의 연속 범위를 사용해서는 안 됩니다. DC 멀티미터를 사용한 측정은 토양의 전기 소음에 의해 왜곡될 수 있습니다.
멀티미터는 표시된 저항값이 두 편리한 지점들 간에 측정된 임의의 값이 아닌 다른 것을 나타내는지를 검증할 수단을 제공하지 않습니다.
멀티미터를 사용하면 접지 전극과 상수도관 시스템과 같은 일부 기준점 사이의 토양의 저항을 측정할 수 있지만 고장 전류가 더 높은 저항에 부딪힐 수 있습니다.
3. 2점식, 3점식, 4점식 방식의 차이점은 무엇인가요?
문자 그대로 차이는 토양과의 접촉점의 개수가 다른 것입니다. 좀 더 구체적으로, 이런 일반적으로 사용되는 용어들은 각각 데드 어스, 전위 강하법 (fall of potential method), 웨너 방법 테스트를 의미합니다. 데드 어스 방법에서는 테스트 대상 접지 전극과 수관 시스템이나 금속 펜스 기둥과 같은 편리한 기준 접지 두 지점에서 접촉이 이루어집니다.
전위 강하법에서 실제 접지 시험기는 테스트 전극과 전류 및 전위 탐침을 통해 접촉합니다.
Wenner 방법을 사용하면 접지 전극이 개입되지 않으며, 4개의 탐침 설정과 공인된 표준 절차를 사용하여 토양 자체의 독립적인 전기적 특성을 측정할 수 있습니다.
4. 단순히 기준 접지에 대해서 측정하면 안 되나요?
이 일반적인 방법은 전용 접지 시험기 이외의 기구를 사용하는 경우가 많습니다. 이 방법은 완전 접지방식 (Dead earth method)라고 불리는데 이는 기준 접지만이 시험을 위해 사용되고 이 기준 접지는 일반적인 전기 시스템의 일부가 아닙니다. 이 기준 접지는 수도관, 금속 울타리 기둥 또는 시험만을 위해 사용되는 접지봉이 될 수 있습니다.
그 방법은 편리함과 일반성 때문에 인기가 있지만 추천되지는 않습니다. 기준 접지는 편리함과 우연의 결합에 의해 위치하기 때문에, 그것에 대한 토양 저항이 실제 전기지반 저항을 나타낸다면 단지 운의 문제입니다.
5. 접지가 좋은지는 어떻게 알 수 있나요?
가장 널리 사용되는 사양은 거주지에 대해 25Ω 이하의 저항을 요구하는 NEC 사양입니다. 이 사양은 충족하기 특별히 어려운 사양이 아닙니다. 기타 사양은 더욱 까다로우며, 전기 시스템을 설계하는 엔지니어나 고객이 지정하거나 고급 장비 보증 요구 사항의 일부로 제공될 수도 있습니다.
가장 보편적으로 산업계의 사양서에서 요구되는 접지 저항은 5Ω 이하입니다. 컴퓨터와 공정 제어 장비는 1 ~ 2 Ω을 요구할 수 있습니다.
6. 접지 저항은 얼마나 자주 측정해야 하나요?
5, 7, 9개월들의 홀수 간격이 바람직합니다. 이는 다양한 계절들을 연속적으로 맞이할 수 있도록 하기 위해서입니다. 왜냐하면, 접지의 품질과 효과는 날씨와 계절에 따라 크게 영향을 받기 때문입니다. 만약 분기별 또는 반기별 시험 일정을 사용한다면, 특정한 달들은 지속적으로 놓쳐질 것이고, 이것들은 접지가 날씨로 인해 가장 스트레스를 받는 달 들일 수 있습니다.
반면에 불규칙한 간격을 사용하면 최악의 계절이 드러납니다. 지락 사고나 잠재적인 화재 발생이나 사고가 발생할 가능성이 있기 때문에 보호 기능은 연중 최악의 시기에 접지 상태에 맞춰야 합니다.
7. 어떻게 하면 좋은 접지 설계를 할 수 있나요?
전통적으로 시행착오법(trial & error method)이 사용되었으며 개인의 경험에 의해 향상될 수 있었습니다. 이것은 설치 과정에서 접지를 설계하고, 원하는 사양이 충족될 때까지 반복적으로 테스트하는 방법으로 구성됩니다.
예를 들어 접지봉을 설치하고 테스트합니다. 두 번째 접지봉을 첫 번째와 연결하고 더 깊이 박은 후 테스트합니다. 이 절차가 요구 값을 만족시킬 때까지 반복됩니다. 비슷하게 두 번째 접지봉을 병렬로 연결하여 테스트합니다. (접지봉을 서로 연결하는 것보다 접지봉을 분리하여 땅에 박은 후 전선으로 연결합니다.) 추가되는 접지봉은 충분히 낮은 저항값이 얻어질 때까지 접지 베드를 형성하도록 더해져야 합니다.
시행착오 방식은 여전히 자주 사용되며, 종종 잘 작동합니다. 그러나 이 방식의 한계는 수확체감의 법칙에 종속된다는 점입니다. 일이 많아질수록 효과는 감소합니다.
최적의 토양 조건에서는 몇 번의 재시험만으로 만족스러운 접지를 얻을 수 있지만, 더 어려운 환경에서는 목표를 달성하지 못하고 하루를 허비할 수 있습니다.
(실제로는 이렇게 하지 않습니다. 일반적으로 발주처 사양서는 기준을 제시하고 있으며 이 기준을 따라 설계하면 요구 수준보다 더 낮은 접지 값을 얻기 때문에 사양서 기준을 맞추는 것으로 끝납니다.)
8. 테스트 전극의 매설 깊이가 문제가 되나요?
아니요. 최대 접촉 저항에 대한 임계값에 한번도 도달한 적이 없습니다. (테스트 프로브 저항을 의미하는 것이지 테스트 중인 설치된 접지극을 의미하는 것은 아닙니다). 테스트 프로브를 더 깊이 매설하면 측정값이 낮아진다는 것은 일반적인 오류입니다. 프로브의 매설 깊이가 다를 때마다 측정값이 변한다고 상상해 보십시오. 어떻게 올바른 값을 구할 수 있겠습니까?
테스트 프로브의 깊이가 변할수록 접지 저항값이 변한다는 것은 사실입니다. 그러나 표준화된 절차는 이 문제를 다루고 있으며 올바른 값을 얻을 수 있는 지점을 결정할 수 있는 방법을 제시합니다.
프로브의 경우에는 깊은 매설은 필요하지 않습니다. 프로브는 대지와의 최소한의 접촉만 확보되면 됩니다. 디스플레이 인디케이터를 관찰하는 것만으로 최소한의 접촉의 달성 여부를 확인할 수 있습니다. 접촉이 이루어지면 테스트가 진행될 수 있습니다.
9. 테스트할 지역이 모두 콘크리트나 쇄석 바닥입니다. 어떻게 테스트 접지극을 매설하나요?
좋은 소식은 그럴 필요가 없다는 것입니다. 일부 접지 테스터 모델은 테스트 회로에서 드물지 않게 저항값의 허용범위가 매우 큽니다(일반적으로 전류 회로의 경우 4, 40, 400k, 전위의 경우 75k). 이러한 높은 임계값보다 작은 저항의 표면 접촉이면 충분합니다.
그러므로 단지 테스트 프로브를 표면에 납작하게 놓고 그 지역을 물을 뿌려서 적시고 접촉을 만들어 내는 것이 필요할 뿐입니다. 콘크리트는 전류를 잘 흘려주기 때문에 수용 가능한 테스트를 하기에 좋은 기회를 줍니다. 돌짝밭은 비도전성 타르 때문에 좋지는 않지만 충분한 접촉을 만들어내는 것이 가능합니다.
접촉 임계치가 충족되지 않았다면 테스터의 표시등이 경고를 해주기 때문에 알 수 있을 것입니다. 만약 그것이 문제가 된다면, 제공된 프로브 대신 접촉 매트를 사용해서 가능성을 높일 수 있습니다. 매트는 표면 윤곽과 일치하는 유연한 금속화된 전도성 패드입니다. 이 패드는 접지 재료 공급업체로부터 쉽게 구할 수 있습니다.
10. 접지 저항 시험을 할 때 안전을 위해 어떤 주의 조치를 해야 하나요?
업계의 표준 안전 절차는 다른 이유 없이 직원들이 느슨해지고 다른 전기 환경으로 보호되지 않은 채 방황하는 것을 방지하는데 좋은 방법입니다.
그러나 예를 들어, Megger 사의 접지 테스터 모델에는 몇 가지 요구 사항이 있습니다. 계측기 자체에는 잠재적인 위험 요소가 없습니다. 수년 전의 테스터는 가끔 높은 전류와 전압을 사용했지만 (일부 라인에서는 여전히 높은 전압을 사용함), 모든 Megger 모델은 마이크로프로세서 감도를 활용하여 전압과 전류를 사람이 작동하기에 안전한 수준으로 제한했습니다.
예를 들어 고전류 모드에서 Megger 모델 DET2/2를 사용하는 경우를 제외하고는 50V 및 10mA 이상이 생성되지 않습니다. 이 경우 저전압에서 최대 50mA가 생성됩니다.
접지 테스터에서 유일하게 가능한 위험은 그 테스트가 접지봉이 살아있는 라인에 연결되어 있어서 그 전기 시스템으로부터 오는 것입니다. 부수적으로 접지 테스터는 그의 저전압과 저전류 그리고 공통 주파수가 아닌 이유로 전기 시스템에 보호 장치의 트립이나 간섭을 초래할 어떤 좋지 않은 신호를 유발하지 않습니다.
11. 비가 많이 오면 시험에 영향을 주나요?
그렇습니다. 날씨에 대해 당신이 할 수 있는 일은 그 영향을 인지하고 그에 따라 일하는 것 외에는 거의 없습니다. 토양의 전도성은 자동차 배터리의 작용과 달리 수분에 용해된 이온에 의한 전기 전도성에 기초합니다. 비가 올 때 증가한 수분은 토양의 염분을 용해시키고 추가적인 전도성을 촉진합니다. 저항은 감소합니다.
만약 목표가 스펙을 만족시키는 것이라면 검수자가 도착하기 전에 그 지역에 물을 뿌리는 것입니다. 그러나 그것은 접지를 시설하는 목적에 실패하게 만듭니다.
전극은 언제든지 고장 상황이 발생할 수 있기 때문에 최악의 날에 맞추어야 한다는 것을 기억하십시오. 밤새 비가 내렸는데 전극이 사양을 가까스로 충족한 경우, 건조한 날씨에 시험할 때 그렇지 않을 가능성이 높습니다. 그러한 접지 설계를 개선해야 합니다. 이 모든 것을 고려하고 계획을 세우십시오.
12. 모래나 돌짝밭에 접지가 설치되어 있으면 어떻게 시험을 해야 하나요?
테스트는 동일하지만 결과가 유쾌하지 않을 가능성이 높습니다. 모래나 바위투성이의 토양에서 접지하는 것은 훨씬 더 어렵습니다. 모래는 물을 잘 잡아주지 못하기 때문에 전기 전도를 촉진하는 데 필요한 수분이 쉽게 빠져나갑니다.
암석질 토양은 전체적으로 일관성이 떨어지고 개별 요소 사이의 공간이 많으며 매립된 전극과의 표면 접촉이 줄어듭니다. 이 모든 조건은 원래의 설계와 설치가 더 쉬운 유형의 토양보다 더 엄격하고 철저해야 한다는 것을 의미합니다.
만약 첫 번째 위치에서 이 조건을 만족하지 못한다면 즐겁지 않더라도 더 넓은 장소에서의 검증이 필요해집니다.
그리고 열악한 토양의 접지 시스템은 일반적으로 더 크고 정교해야 하므로, 전기장 구역은 단순한 지반의 그것들보다 훨씬 더 크고 더 확산됩니다. 따라서 양호한 시험을 위해 접지의 영향권 밖으로 나오기 위해서는 과도한 길이의 보조 케이블이 필요할 수 있습니다. 많은 거리를 필요로 하지 않는 대체 방법(예: 경사법)으로 전환할 준비를 해야 합니다.
일반적으로 여러가지 알려진 테스트 절차들 즉 일부의 표준적인 것과 일부는 특화된 것들에 대해서 친숙해지는 것이 좋은 실천적 아이디어입니다. 이는 일상적인 방법이 일관성 있는 결과를 만들어 내는데 실패할 경우의 이례적인 상황에 대처하기 위해 항상 준비되어 있기 위해서입니다.
참고 자료 : https://electrical-engineering-portal.com/ground-testing-doubts
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