KEC에 따른 공사계획신고 – 접지계산서 작성 1
[지난글] KEC에 따른 공사계획신고 – 공사계획신고 신청방법
지난 시간에 이어 공사계획신고시 함께 제출하는 기술검토 서류 중 첫번째로 접지 계산서 작성법에 대해 이야기하고자 한다.
KEC로의 변화..
기존에는 「전기설비기술기준의 판단기준(2018)」에 따라 정해진 규정을 만족하는지 적합성을 확인하였다면, 22년 1월 1일부로 KEC가 시행됨에 따라 기존의 각각의 종별 접지 판단기준이 삭제됨에 따라, 공사계획신고시 “기술계산서(접지계산서)”를 요구하고 있다. 그 이유는 아래 표의 변경된 검사 기준을 보면 이해가 가능하다.
| 검사기준(변경전) | 검사기준(변경후) |
| 각 종별 접지의 접지 저항 요구치 적합성 검사 | 보폭 전압, 접촉 전압 허용치 만족 검사 (사고전압이 안전전압 이하의 접지저항) |
검사기준의 변경 전에는 위의 그림의 판단기준에서의 각 종별 접지 저항 기준치를 측정하여 만족하는지 확인하였다면, 변경 후에는 보폭 전압과 접촉 전압의 허용치를 넘지 않는지 확인이 필요하기에 계산서의 작성이 필수적으로 변경됨에 따라 접지계산서를 제출하게 된 것이다.
※ 참고 : 기존의 판단기준과 다르게 변경된 KEC에서 일반적인 경우에 접지저항의 단순한 수치적인 의미(e.g 5옴,10옴,100옴)가 사라졌다. 이후 계산서 작성과정에서 확인하겠지만, 허용전압 이하의 사고전압을 유지하면 저항은 큰 의미가 없어졌기 때문이다.
접지계산 Code
KEC(Korea Electro-technical Code; 한국전기설비규정)는 국제표준(IEC,ISO)를 기초로 만들어진 국내 기술표준으로서, 접지계산서 작성시 KS C IEC 61936-1(교류 1kV 초과 및 직류 1.5kV 초과 전력설비-1부 교류)를 참고하여 작성하는 것을 원칙으로 하나 일반적인 접지 설계 프로그램(e.g. ETAP etc.)이 IEEE Std 80을 기반으로 프로그래밍 되어있어, 한국전기안전공사의 검사기준에도 두 표준을 모두 인정하고 있다.
이에 계산서 작성과 관련하여 IEC보다 더 많은 FACTOR(GRP,/EPR/Min. Conductor size/etc.)들을 다루고있고, 일반적인 접지설계프로그램에서 차용하고 있는 IEEE Std 80을 기준으로 접지계산서를 작성해 보자.
접지계산서 작성
위 그림은 접지 설계가 이루어지는 과정을 순서대로 표현한 흐름도이다.(IEEE Std 80과 완전히 동일하여 보기 편리한 한글 그림 자료를 함께 첨부하였다)
이에 위의 흐름도의 순서대로 계산서를 작성해 보자.
STEP. 1 : 현장 데이터
가장 먼저, 현장의 데이터를 파악한다. 아래 표의 비고에 각 값 들을 구하는 방법을 기재하였다.
| 기호 | 의미 | 비고 |
| A | 접지망 포설면적(㎡) | Plot Plan(평면도)를 통해 배치한 Grid의 면적 |
| ρ | 대지고유저항(Ω.-m) | 지반조사 실측(분석) 값 |
STEP. 2 : 도체굵기 결정
두번째로, Grid도체의 굵기를 결정한다. (수식에 필요한 각 값들의 의미와 수식은 아래 표를 참고)
| 기호 | 의미 | 비고 |
| A | 접지도체 단면적(㎟) | IEEE 80 Eq.40으로 계산된 단면적 산정값 |
| IF | 지락 고장 전류(kA) | 특고압 계통의 1선지락전류 |
| TCAP | 동(구리)의 열용량계수 (J/㎤/℃) |
일반적 나동선 사용으로 인한 값 (3.422) (Table 1‐Material constants in IEEE 80‐2000) |
| tc | 고장전류 지속시간 (sec) | 고장전류가 흐르는 시간 (차단기 동작시간과 백업타임을 고려한 시간) [안전공사 검사판정기준 0.5이상] |
| αr | 20℃에서 동(구리)의 저항온도계수 |
0.00393 (Table 1‐Material constants in IEEE 80‐2000) |
| pr | 20℃에서 연동선의 고유저항 (μΩ∙ cm) |
1.7241 (Table 1‐Material constants in IEEE 80‐200 |
| K0 | 1/α0 | 234 (연동선) |
| α0 | 0℃에서의 저항온도계수 | 1/234 |
| Tm | 도체의 최대허용온도 | 접지선(연동선) 접속방식에 따라 ①용접방식(1083℃) ②압착방식(350℃) |
| Ta | 주위온도 | 현장 주위온도(Ambient temp.) |
STEP. 3 : 접촉/보폭전압 허용치 계산
최대 안전전압(허용전압)을 계산을 통해 확인한다. 일반적인 성인 남성(70kg)과 성인 여성(50kg)을 정의하고있으며, 이 중 더 악조건인 50kg 사람의 기준으로 계산한다.
※ 참고 : 일반적으로 엔지니어는 안전과 관련하여서는 가장 악조건을 고려하여 설계함]
| 기호 | 의미 | 비고 |
| Cs | 표토층의 두께와 반사계수에 의해 결정되는 감소계수 | 계산값 (아래 수식 참고) |
| ρs | 대지표면(표토층) 고유저항 (Ω.m) |
옥외/옥내 전기실 등 바닥표면 재질과 관련값 (IEEE Std 80-2013, Table 7) [안전공사 검사판정기준 5000이하] |
| ts | 감전시간(sec) | 고장전류 지속시간(tc)와 동일함 |
감소계수 Cs를 계산하기 위해 IEEE Std 80에서는 아래의 수식을 이용한다. (이는 경험적 수식이며, 오차는 5%이내, 본래 수식은 아래의 우측 수식을 참고)
※ 참고 : 이 부분의 수학적 이해가 부족하여 간략수식으로 대체 하오니 양해 바라며, 지식이 있으신 분께서 의견을 댓글로 적어주시면 참고하겠습니다.
| 기호 | 의미 | 비고 |
| hs | 표토층의 두께 (m) | |
| ρ | 대지고유저항(Ω.m) | 지반조사 실측(분석) 값 |
| ρs | 대지표면(표토층) 고유저항 (Ω.m) |
옥외/옥내 전기실 등 바닥표면 재질과 관련값 (IEEE Std 80-2013, Table 7) [안전공사 검사판정기준 5000이하] |
이어서 계속 ...
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관련 자료 출처 :
1. IEEE Std. 80‐2000
2. 한전 설계기준 DS-2601
3. 전기설비기술기준의 판단기준-2018
4. KEC 검사판정기준-2020.10