지락전류 분류율 변화에 따른 접지설계 영향성 연구

Abstract

KEC 시행으로 인해 기존 종별 접지 방식이 폐지되고, 국제 표준에 맞는 접지 설계가 필요하게 되었다. 이에 따라 인체의 감전보호를 위해 접촉 전압과 보폭 전압을 만족시키는 것이 중요해졌다. 접촉 전압과 보폭 전압의 크기는 접지 전류에 비례하고, 접지 전류의 크기를 결정하는 요소 중 지락전류 분류율(β)을 올바르게 선정하는 것이 경제적이고 안전한 설계를 위해 필요하다. 본 연구는 접지 설계의 여러 Factor 중 지락전류 분류율의 선정과 E-tap 프로그램을 활용하여 지락전류 분류율을 변화시켜 154kV로 수전받는 공장의 접지 설계에 대해 다룬다. 지락전류 분류율을 0.2, 0.4 0.6 0.8로 변화시킨 다양한 시뮬레이션을 통해 접지도체의 양과 비용, 안전 전압 값 등을 비교하여 최적의 설계를 찾고자 한다. 결과적으로 지락전류 분류율이 증가할수록 지락 전류가 증가하여 대지전위상승, 예상 접촉 전압, 예상 보폭 전압 값이 상승함을 확인하였다. 허용 접촉 전압, 허용 보폭 전압 값을 만족시키기 위해 더 많은 접지도체가 사용되어 메쉬 접지 공사비 상승을 유발한다. 또한, 산업용 공장에서는 주로 TN 방식을 사용하며, TN 계통에서 저압측의 지락 전류 발생 시 사고 전류는 전원측으로 흐르기 때문에 대지전위 상승이 없다. 따라서 TN 방식에서는 지락전류 분류율을 높이는 것이 경제적으로 과도한 설계를 초래할 수 있다. 경제성을 고려한 최적의 설계를 한다면 수용가 계통별로 지락 전류 경로 임피던스를 분석하여 지락전류 분류율을 결정해야 할 것이다. |Due to the implementation of KEC regulations, the previous grounding methods have been abolished, and grounding designs that meet international standards was required. Accordingly, It is important to satisfy step and touch voltage criteria to protect the human body from electric shock. The magnitudes of touch and step voltage are proportional to the grid current, and it is necessary for economical and safe design to correctly select fault current division factor(β) among the factors that determine the magnitude of the grid current. This study focuses on the selection of fault current division factor and the ground design of manufacturing plant receiving 154 kV by changing the fault current division factor using the E-tap program. The aim of this study is to find the optimal grounding design by conducting various simulations where fault current division factor (β) is varied as 0.2, 0.4, 0.6, and 0.8. Through these simulations, the quantity and cost of grounding conductors, as well as touch and step voltage, will be compared to determine the most efficient design. As a result, it was confirmed that an increase in fault current division factor (β) leads to an increase in the grid current, resulting in an elevation of ground potential rise, step and touch voltage criteria. To meet step and touch voltage criteria, a larger quantity of grounding conductors is required, which in turn increases mesh grounding construction costs. In addition, manufacturing plants mainly use the TN method, and when a fault current occurs on the low voltage side in the TN system, the fault current flows to the power source side, so there is no rise in ground potential. Therefore, in the TN method, increasing fault current division factor may lead to economically excessive grounding design. If an optimal design considering economic feasibility is made, the ground current classification rate should be determined by analyzing the ground current path impedance for each customer system. For an economically optimal design, it is necessary to analyze the impedance of the ground fault current path by consumer system in order to determine the fault current classification rate.