지구의 저항은 무엇입니까

땅의 저항이란?

땅의 저항 정의

땅 전극은 토양에 묻혀 있고 전기 시스템의 땅 단자에 연결된 금속 막대 또는 판입니다. 이는 고장 전류와 번개 방전을 지면으로 소산시키는 저저항 경로를 제공합니다. 또한 시스템의 전압을 안정화하고 전자기 간섭을 줄이는 데 도움이 됩니다.

땅 전극은 구리, 강철, 또는 아연도금 철과 같은 재료로 만들어지며, 이러한 재료는 그들의 도전성과 부식 저항성을 고려하여 선택됩니다. 전극의 크기, 모양, 길이, 깊이는 토양 상태, 전류 등급, 그리고 접지 시스템의 특정 용도에 따라 달라집니다.

접지 저항에 영향을 미치는 요인들

땅의 저항은 주로 전극과 무한 지점(영 포텐셜 점) 사이의 토양의 비저항에 크게 의존합니다. 토양의 비저항은 다음과 같은 여러 요인에 의해 영향을 받습니다:

• 토양의 전기 도전성: 이는 주로 전해 작용에 기인합니다. 토양 속의 수분, 염분, 기타 화학 성분의 농도가 그 도전성을 결정합니다. 물과 염분 함량이 높은 습윤 토양은 건조하고 염분 함량이 낮은 토양보다 저저항성을 가집니다.

• 토양의 화학적 구성: 이는 토양의 pH 값과 부식 특성에 영향을 미칩니다. 산성이나 알칼리성 토양은 땅 전극을 부식시켜 저항을 증가시킬 수 있습니다.

• 토양 입자의 크기, 균일성, 쌓임 상태: 이들은 토양의 공극률과 수분 유지 능력에 영향을 미칩니다. 균일하게 분포하고 밀도 있게 쌓인 미세한 토양 입자는 불규칙하게 분포하고 느슨하게 쌓인 거친 토양 입자보다 저저항성을 가집니다.

• 토양의 온도: 이는 토양의 열팽창과 결빙점을 영향을 미칩니다. 높은 온도는 이온의 이동성을 증가시켜 토양의 도전성을 높입니다. 낮은 온도는 토양 속의 수분을 얼려 도전성을 낮춥니다.

• 땅의 저항은 또한 전극 자체의 저항과 전극 표면과 토양 사이의 접촉 저항에도 의존하지만, 이러한 요인들은 일반적으로 토양의 비저항에 비해 무시할 만한 수준입니다.

땅의 저항 측정

기존 시스템에서 땅의 저항을 측정하는 다양한 방법이 있습니다. 몇 가지 일반적인 방법은 다음과 같습니다:

전위 하락법

이 방법은 3점법 또는 전위 하락법이라고도 불리며, 두 개의 테스트 전극(전류 전극과 전위 전극)과 땅 저항 측정기를 필요로 합니다. 전류 전극은 땅 전극의 깊이와 일치하도록 떨어진 곳에 설치되고, 전위 전극은 이들 사이, 저항 영역 외부에 위치합니다. 측정기는 전류 전극을 통해 알려진 전류를 주입하고, 전위 전극과 땅 전극 사이의 전압을 측정합니다. 땅의 저항은 오ーム의 법칙을 사용하여 계산됩니다:

여기서 R은 땅의 저항, V는 측정된 전압, I는 주입된 전류이다.

이 방법은 간단하고 정확하지만, 테스트 전에 땅 전극에 연결된 모든 연결을 해제해야 합니다.

클램프-온 방법

이 방법은 유도 주파수 테스트 또는 스테이크 없는 방법이라고도 불립니다. 이 방법은 어떤 테스트 전극이나 땅 전극에 연결된 어떤 연결을 해제할 필요가 없습니다. 이 방법은 두 개의 클램프를 기존 땅 전극 주변에 배치하여, 하나의 클램프가 전극에 전압을 유도하고 다른 클램프가 이를 통과하는 전류를 측정합니다. 땅의 저항은 오옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다:

여기서 R은 땅의 저항, V는 유도된 전압, I는 측정된 전류이다.

이 방법은 편리하고 빠르지만, 다중 전극을 갖춘 병렬 접지 네트워크가 필요합니다.

연결 막대 방법

이 방법은 하나의 테스트 전극(전류 전극)과 땅 저항 측정기를 필요로 합니다. 전류 전극은 땅 전극과 선으로 연결됩니다. 측정기는 선을 통해 알려진 전류를 주입하고, 선과 땅 전극 사이의 전압을 측정합니다. 땅의 저항은 오움의 법칙을 사용하여 계산됩니다:

여기서 R은 땅의 저항, V는 측정된 전압, I는 주입된 전류이다.

이 방법은 땅 전극에 연결된 어떤 연결을 해제할 필요가 없지만, 선과 전류 전극 사이에 좋은 접촉이 필요합니다.

별-델타 방법

이 방법은 기존 땅 전극 주변에 세 개의 테스트 전극(전류 전극)을 정삼각형으로 배열합니다. 땅 저항 측정기는 각 테스트 전극 쌍을 차례로 통해 알려진 전류를 주입하고, 각 테스트 전극 쌍 사이의 전압을 차례로 측정합니다. 땅의 저항은 키르히호프의 법칙을 사용하여 계산됩니다:

여기서 R은 땅의 저항, V_AB, V_BC, V_CA는 각 테스트 전극 쌍 사이의 측정된 전압, I는 주입된 전류이다.

이 방법은 땅 전극에 연결된 어떤 연결을 해제할 필요가 없지만, 다른 방법들보다 더 많은 테스트 전극이 필요합니다.

데드 어스 방법

이 방법은 두 개의 테스트 전극(전류 전극)을 직렬로 연결한 땅 저항 측정기를 필요로 합니다. 하나의 테스트 전극은 기존 땅 전극 근처에, 다른 테스트 전극은 멀리서 설치됩니다. 측정기는 두 테스트 전극을 통해 알려진 전류를 주입하고, 그들 사이의 전압을 측정합니다. 땅의 저항은 오움의 법칙을 사용하여 계산됩니다:

여기서 R은 땅의 저항, V는 측정된 전압, I는 주입된 전류이다.

이 방법은 기존 땅 전극에 연결된 어떤 연결을 해제할 필요가 없지만, 두 테스트 전극 사이에 매우 긴 선이 필요합니다.

경사 방법

이 방법은 하나의 테스트 전극(전위 전극)과 땅 저항 측정기를 필요로 합니다. 전위 전극은 규칙적인 간격으로 기존 땅 전극에서 직선으로 멀어지게 이동됩니다. 측정기는 기존 땅 전극을 통해 알려진 전류를 주입하고, 각 간격에서 전위 전극과의 전압을 측정합니다. 전압 대 거리 그래프를 작성하여 전압 축의 교차점을 찾습니다. 땅의 저항은 오움의 법칙을 사용하여 계산됩니다:

여기서 R은 땅의 저항, V₀는 전압 축의 교차점, I는 주입된 전류이다.

이 방법은 기존 땅 전극에 연결된 어떤 연결을 해제할 필요가 없지만, 전위 전극을 직선으로 이동시켜야 합니다.

땅의 저항 개선

땅의 저항은 토양의 비저항을 줄이거나 전극 표면 면적을 늘리는 것으로 개선할 수 있습니다. 땅의 저항을 개선하기 위한 일반적인 방법들은 다음과 같습니다:

• 전극 주변에 소금이나 다른 용해성 물질을 추가하여 전해 작용을 통해 토양의 도전성을 증가시킵니다.

• 전극 주변에 숯이나 다른 수분 보유 물질을 추가하여 연중 토양을 습윤 상태로 유지합니다.

• 평행으로 연결된 다수의 전극을 사용하여 토양과 접촉하는 전체 표면 면적을 증가시킵니다.

• 더 긴 또는 더 깊은 전극을 사용하여 저저항성을 가진 하층 토양에 도달합니다.

• 큰 단면적 또는 중공 형태의 전극을 사용하여 전극 저항을 줄입니다.

• 특수 코팅이나 합금을 사용하여 부식을 방지하고 접촉 저항을 증가시킵니다.

땅의 저항은 정기적으로 (매년 또는 반년마다) 측정하고, 필요한 경우 조치를 취해야 합니다.

결론

땅의 저항은 접지 시스템을 설계하고 유지 관리하는데 중요한 매개변수입니다. 이는 토양의 비저항, 전극의 크기, 모양, 깊이, 재료 등 다양한 요인에 따라 달라집니다. 기존 시스템에서 이를 측정하는 다양한 방법이 있으며, 전위 하락법, 클램프-온 방법, 연결 막대 방법, 별-델타 방법, 데드 어스 방법, 경사 방법 등이 있습니다.

땅의 저항은 전극 주변에 소금, 숯, 또는 다른 물질을 추가하거나, 다수의 전극, 더 긴 또는 더 깊은 전극, 더 큰 또는 중공 형태의 전극, 특수 코팅이나 합금을 사용하여 개선할 수 있습니다. 땅의 저항은 정기적으로 측정되어 안전 및 성능상의 이유로 적절한 범위 내에 유지되어야 합니다.