KR20050048407A - 접지저항 측정장치 - Google Patents

Abstract

별도의 보조전극을 사용하지 않고, 접지전극의 접지저항의 값을 정확하게 측정한다.

전력선과 함께 연장되는 중성선과, 접지봉을 매설한 접지전극의 사이에 전원 공급부가 약 1㎑의 주파수를 가지는 정전류의 교류전압을 공급하여 중성선과 접지전극의 사이에, 접지전극의 접지저항에 따른 전위차가 발생되게 하고, 상기 중성선과 접지전극의 사이에서 발생된 전위차를 전위차 검출부가 검출하며, 상기 전위차 검출부가 검출한 전위차와 상기 전원 공급부가 공급하는 정전류로 접지저항 계산부가 접지저항을 계산한 후 표시부로 출력하여 접지저항을 표시된다.

Description

접지저항 측정장치{Apparatus for measuring earth resistance}

본 발명은 대지에 접지봉을 매설하여 접지전극을 형성하였을 경우에 그 접지봉이 정확하게 접지되었는지의 여부를 검출하기 위한 접지저항 측정장치에 관한 것으로 특히 별도의 보조 접지봉을 사용하지 않고, 접지전극의 접지저항을 정확하게 측정하는 접지저항 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기, 전자 및 통신설비 기기나 송전철탑 등의 전기 시설물을 설치할 경우에 대지에 접지봉을 매설하여 접지전극을 형성하고, 그 접지전극에 전기 시설물을 접지시켜 감전사고 등의 안전사고나, 시설물의 손상, 잡음(Noise) 및 오동작 등이 발생되지 않도록 예방하고 있다.

상기 접지는 시설물을 대지에 확실히 전기적 접속을 실현하는 것으로서 이상적으로는 접지전극의 접지저항이 0Ω이 되도록 해야 된다.

그러나 대지는 흙의 입자, 물 및 공기 등으로 이루어져 있고, 접지봉은 금속으로 대지와 전기적으로 접속되는 것으로서 대지와 접지봉의 사이에는 전기적 저항 즉, 접지저항이 존재하게 된다.

그리고 동일한 부지 내에서도 동일한 크기 및 동일한 형상의 접지봉을 상호간에 인접된 위치에 매설한 경우에도 이들의 접지저항 값은 서로 상이하게 나타나는 것으로서 접지봉을 매설하여 접지전극을 형성할 경우에 접지저항이 미리 설정된 값 이하가 되도록 규정하고 있다. 예를 들면, 제1종 접지공사는 접지저항이 10Ω이하이고, 제2종 접지공사는 접지저항이 5Ω이하이며, 제3종 접지공사는 접지저항이 100Ω이하이며, 특별 제3종 접지공사는 접지저항이 10Ω이하가 되도록 규정하고 있다.

이러한 접지전극의 접지저항을 측정하는 방법으로는 전위 강하법이 널리 사용되고 있다. 상기 전위 강하법은 도 1에 도시된 바와 같이 접지봉(100)을 대지에 매설한 접지전극(101)으로부터 소정의 거리 떨어진 대지에 전류 보조봉(110) 및 전위 보조봉(120)을 매설하여 전류 보조전극(111) 및 전위 보조전극(121)을 형성한 후 접지전극(101)과 전위 보조전극(121)의 사이에 전원(130)을 인가하여 대지에 전류가 흐르도록 한다.

여기서, 대지로 전류가 흐르면서 전기화학작용이 발생되는 것을 방지하기 위하여 전원(130)으로는 교류전원을 인가한다. 그리고 상기 교류전원(130)의 주파수는 전력계통으로부터 유도되는 신호를 분리하기 쉽도록 주변의 다른 기기에서 사용하지 않는 주파수를 사용하는 것이 바람직하나, 주파수가 너무 높을 경우에 리드 선의 인덕턴스나 정전용량이 발생하여 접지저항을 정확히 측정하는데 방해를 주게 되므로 대략 1㎑ 이하의 주파수를 가지는 교류전원(130)을 사용한다.

그리고 접지전극(101)과 전류 보조전극(111)에 전압계를 연결하여 전위차를 측정하고, 측정한 전위차와 상기 교류전원(130)의 전류로 접지저항의 값을 계산한다. 즉, 교류전원(130)의 전류가 I(A)이고, 전압계(140)로 측정한 전위차가 V(V)라고 가정하면, 접지저항의 값은 V/I(Ω)가 된다.

상기한 전위 강하법은 전류 보조전극(111) 및 전위 보조전극(121)의 접지저항이 접지전극(101)의 접지저항을 측정하는데 아무런 영향도 주지 않는 특징이 있다.

즉, 전류 보조전극(111) 및 전위 보조전극(121)도 전류 보조봉(110) 및 전위 보조봉(120)을 대지에 매설하므로 당연히 접지저항이 존재하나, 그 전류 보조봉(110) 및 전위 보조봉(120)은 길이가 짧고, 굵기가 가늘며, 접지전극(101)의 접지저항을 측정하기 위하여 임시로 매설한 것이므로 전류 보조전극(111) 및 전위 보조전극(121)의 접지저항은 매우 높다.

그러나 전류 보조전극(111)의 접지저항은 대지로 흘리는 전류의 크기에 영향을 미치나, 전류 값이 변하여도 그 전류 값에 비례하여 접지전극(101)과 전류 보조전극(111) 사이의 전위차가 변하므로 측정된 접지저항의 값에는 영향을 미치지 않게 된다. 또한 전위 보조전극(121)의 접지저항은 전위차를 측정하는 회로 내에 있으므로 전위차를 측정하는 장치로 가급적 전류가 흐르지 않는 것을 사용할 경우에 전위 보조전극(121)의 접지저항에 의한 영향도 제거할 수 있다.

그러나 상기한 전위 강하법으로 접지저항을 측정하는 것은 실제로 접지전극을 측정하기 위한 접지전극(101) 이외에 별도로 전류 보조봉(110) 및 전위 보조봉(120)을 대지에 매설해야 되므로 접지저항을 측정하기 위한 작업이 매우 번거롭고, 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

그리고 별도의 접지 저항계를 이용하여 접지저항을 측정하는 방법도 있으나, 상기 접지 저항계를 이용하는 것도 별도로 보조봉을 대지에 매설하여 보조전극을 형성해야 되는 것으로서 접지저항을 측정하기 위한 작업이 매우 번거롭고, 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 별도의 보조전극을 사용하지 않고, 접지전극의 접지저항의 값을 정확하게 측정할 수 있는 접지저항 측정장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 대지 자체의 전압에 영향을 받지 않고, 접지저항을 정확하게 측정할 수 있는 접지저항 측정장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 가지는 본 발명의 접지저항 측정장치는 전력선과 함께 연장되는 중성선과, 접지봉을 매설한 접지전극의 사이에 정전류의 전압을 공급하여 중성선과 접지전극의 사이에 전위차가 발생되게 하는 전원 공급부와, 상기 중성선과 접지전극의 사이의 전위차를 검출하는 전위차 검출부와, 상기 전위차 검출부가 검출한 전위차와, 상기 전원 공급부가 공급하는 정전류로 접지저항을 계산하는 접지저항 계산부와, 상기 접지저항 계산부가 계산한 접지저항을 표시하는 표시부로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 전원 공급부가 공급하는 정전류의 전압은, 1㎑ 이하의 주파수를 가지는 약 300V의 교류전압이고, 상기 전위차 검출부는, 상기 중성선과 접지전극의 사이의 전위차를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기와, 상기 아날로그/디지털 변환기의 출력신호를 저장하고 상기 접지저항 계산부로 출력하는 메모리로 구성되며, 상기 중성선과 아날로그/디지털 변환기의 사이에는, 안전 스위치가 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도 2 및 도 3의 도면을 참조하여 본 발명의 접지저항 측정장치를 상세히 설명한다.

도 2는 전기 공급회사에서 전기를 공급하는 전력선 계통을 설명하기 위한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 '한국전력주식회사' 등과 같이 전기를 사용하는 시설물에 전기를 공급하는 전기 공급업체에서는 전력선(200)을 통해 단상전원 또는 3상 전원 등을 공급할 경우에 통상적으로 안전사고의 발생 등을 예방하기 위하여 송전철탑이나, 변압기가 설치되어 있는 전신주(210) 등의 부근에 접지봉(220)을 매설하고, 그 접지봉(220)에 중성선(230)을 전기적으로 접속하여 상기 전력선(200)과 함께 전기를 사용하는 소정의 시설물로 연장하고 있다.

도 3은 상기 중선선(230)을 이용하여 접지전극의 접지저항을 측정하는 본 발명의 접지저항 측정장치를 보인 블록도이다. 이에 도시된 바와 같이 중성선(230)과 접지봉(300)을 매설한 접지단자(301)에 정전류의 교류전압을 공급하여 접지전극(301)의 접지저항에 따라 중성선(230)과 접지단자(301)의 사이에 전위차가 발생되게 하는 전원 공급부(310)와, 상기 중성선(230)과 접지단자(301)의 사이의 전위차를 검출하는 전위차 검출부(320)와, 상기 전위차 검출부(320)가 검출한 전위차와 상기 전원 공급부(310)의 정전류로 접지전극(301)의 접지저항을 계산하는 접지저항 계산부(330)와, 상기 접지저항 계산부(330)가 계산한 접지저항을 표시하는 표시부(340)로 구성하였다.

상기 전위차 검출부(320)는, 접지저항을 측정할 경우에 사용자의 조작에 따라 접속되는 안전 스위치(321)와, 상기 안전 스위치(321)를 통해 입력되는 상기 중성선(230)과 접지단자(301)의 사이에서 발생되는 전위차를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(322)와, 상기 아날로그/디지털 변환기(322)에서 디지털 신호로 변환된 전위차를 저장하고 상기 접지저항 계산부(330)로 출력하는 메모리(323)로 구성하였다.

이와 같이 구성된 본 발명의 접지저항 측정장치는 대지에 접지봉(300)을 매설하여 접지전극(301)을 형성하고, 그 접지전극(301)의 접지저항을 측정할 경우에 먼저 전원 공급부(310)를 중성선(230) 및 접지전극(301)에 약 300V의 교류전압 레벨을 가지는 정전류를 인가한다. 여기서, 상기 교류전압의 주파수는 전력계통으로부터 유도되는 신호를 분리하기 쉽도록 대략 1㎑ 이하를 사용한다.

그러면, 상기 중성선(230)의 전위는 0V이므로 접지전극(301)의 접지저항에 따라 접지전극(301)에서 대지로 소정 레벨의 전류가 흐르게 되고, 중성선(230)과 접지전극(301)의 사이에는 접지전극(301)의 접지저항의 값에 따른 전위차가 발생하게 된다.

여기서, 전원 공급부(310)가 중성선(230) 및 접지전극(301)에 직류를 인가하지 않고, 교류를 인가하는 이유는 대지로 전류가 흐르면서 전기화학작용이 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이와 같은 상태에서 사용자가 전위차 검출부(320)의 안전 스위치(321)를 접속시킨다. 여기서, 안전 스위치(321)는 전원공급부(310)에서 출력되는 전원을 중성선(230) 및 접지전극(301)에 인가하여 중성선과 접지전극의 사이에 전위차가 발생되기 전에 전원공급부(310)에서 출력되는 전원이 아날로그/디지털 변환기(322)로 입력되어 아날로그/디지털 변환기(322)가 손상되는 것을 미연에 방지하기 위한 것이다.

그러면, 상기 중성선(230) 및 접지전극(301) 사이의 전위차가 안전 스위치(321)를 통해 아날로그/디지털 변환기(322)로 입력되어 디지털 신호로 변환된 후 메모리(323)에 저장된다.

상기 메모리(323)에 저장된 중성선(230)과 접지전극(301) 사이의 전위차는 접지저항 계산부(330)로 입력되는 것으로서 접지저항 계산부(330)는 상기 검출한 전위차를 상기 전원 공급부(310)가 공급하는 교류전원의 정전류로 나누어 접지저항의 값을 계산하고, 계산한 접지저항의 값은 표시부(340)로 출력하여 표시된다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 별도의 보조전극을 사용하지 않고, 전기 공급회사에서 전력선을 통해 전기를 공급할 경우에 함께 연결되는 중성선을 이용하여 접지전극의 접지저항을 측정하는 것으로서 접지저항의 측정작업이 매우 간단하고, 빠른 시간 내에 접지저항을 정확히 측정할 수 있다. 또한 본 발명은 약 300V의 교류전압 레벨을 가지는 정전류를 이용하여 접지저항을 측정하므로 대지 자체의 전압에 아무런 영향도 받지 않고, 접지저항을 정확하게 측정할 수 있다.

도 1은 종래의 전위 강하법으로 접지저항을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면.

도 2는 전기 공급회사에서 전기를 공급하는 전력선 계통을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명의 접지저항 측정장치를 보인 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

230 : 중성선 300 : 접지봉

301 : 접지전극 310 : 전원 공급부

320 : 전위차 검출부 321 : 안전 스위치

322 : 아날로그/디지털 변환기 323 : 메모리

330 : 접지저항 계산부 340 : 표시부

Claims (4)

1. 전력선과 함께 연장되는 중성선과, 접지봉을 매설한 접지전극의 사이에 정전류의 전압을 공급하여 중성선과 접지전극의 사이에 전위차가 발생되게 하는 전원 공급부;

   상기 중성선과 접지전극의 사이의 전위차를 검출하는 전위차 검출부;

   상기 전위차 검출부가 검출한 전위차와, 상기 전원 공급부가 공급하는 정전류로 접지저항을 계산하는 접지저항 계산부; 및

   상기 접지저항 계산부가 계산한 접지저항을 표시하는 표시부로 구성된 접지저항 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전원 공급부가 공급하는 전압은;

   1㎑ 이하의 주파수를 가지는 교류전압인 것을 특징으로 하는 접지저항 측정장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전위차 검출부는;

   상기 중성선과 접지전극의 사이의 전위차를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 및

   상기 아날로그/디지털 변환기의 출력신호를 저장하고 상기 접지저항 계산부로 출력하는 메모리로 구성됨을 특징으로 하는 접지저항 측정장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 중성선과 아날로그/디지털 변환기의 사이에는;

   안전 스위치가 구비되는 것을 특징으로 하는 접지저항 측정장치.