등전위선은 전기장을 2차원의 공간으로 표현할 때, 2차원상의 전기장에 수직인 지점을 이어 만든 선이다. 즉, 전위 값이 일정하다. 등전위선에서는 전기장이 하는 일이 0이다. 등전위선을 사용하는 경우는, 3차원 중 1가지 차원에 대하여 모두 동일하게 표현을 할 수 있기 때문에, 차원을 하나 없앤 뒤 2가지 차원으로만 보는 형태를 사용하는 것이다. 그렇기 때문에 2차원의 해석이라서 3차원에 적용하지 못하는 것은 아니다.
1. 공통접지에 관한 의견
공통접지 여러 다른 시설인 통신 시스템, 전기 설비, 제어 설비 및 피뢰 설비와 같은 여러 설비를 하나의 접지 전극으로 구성하여 공통으로 접속하여 사용하는 접지방식이다.
즉, 하나의 건축물 부지 내에서 접지선 혹은 철골 구조를 이용하여 각각의 접지 전극을 연접하여 공통 접지를 구성하고, 접지를 필요로 하는 모든 설비를 이 공통 접지에 접속한다.
이러한 공통 접지를 구성하는 방법은 접지 전극을 연결하는 것 혹은 접지선을 모으는 것 그리고 건축의 철골 구조체를 이용하여 연결하는 방법 등이 있다.
공통접지의 장점에는
- 접지선이 짧아지고, 접지 배선 및 구조가 단순해져 보수 점검이 쉽다
- 각 접지 전극이 병렬로 연결되므로 합성 저항을 낮추기가 쉽고, 건축의 철골 구조체를 연결하여 접지 성능을 향상시키고 보조 효과를 높인다.
- 여러 접지 전극을 연결하므로 서지나 노이즈 전류 방전이 용이하다.
- 여러 설비가 공통의 접지 전극에 연결되므로 등전위가 구성되어 장비 간의 전위차가 발생되지 않는다.
- 시공 접지봉 수를 줄일 수 있어 접지 공사비를 줄일 수 있다.
이와 같은 공통접지는 해외의 규정(IEEE, NEC)에서도 권고하는 접지방식이며, 건축물 내에 모든 시설물을 공통의 접지 전극에 접속하는 것을 보여준다.
[그림 1-1]IEEE, NEC 규정의 공통접지 구성방식
| 방식 특성 | 공통 접지 | 기술 규정 |
| 접지 구성 | 건축물 내의 통신, 접기, 피뢰 접지를 하나의 접지에 공통으로 연결하는 접지 | IEEE Std 142 - 1982 IEEE / ANSI Std 81 - 1983 IEEE Std - 142 - 1993 ANSI / NFPA - 70 ANSI / NFPA - 780 NEC 규정 |
| 접지 저항 | 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을 만족하는 접지 저항을 권고 - 대용량 교환 장비 : 1[Ω] 혹은 2[Ω] - 일반 통신 장비 : 2[Ω] 혹은 5[Ω] - 통신 시스템 : 10[Ω] - 대용량 변전, 송전 및 발전소 : 1[Ω] - 산업용 변전 설비 : 1[Ω] ～ 5[Ω] 단, 단일 접지 전극의 접지 저항은 25[Ω]을 초과해서는 안 된다. | |
| 낙뢰 보호 | 뇌전류는 전류량은 크지만 지속 시간은 극히 짧아 신속하고 안전한 방전 경로를 구성하여 대지에 방전시켜야 한다. - 뇌전류 용량 : 1 ～ 200 [KA]이하 - 지속 시간 : 20～50 [㎲] 이내 - 접지 저항 : 10[Ω] 이하 | IEEE Std C62.41 IEEE / ANSI Std 81 - 1983 ANSI / NFPA - 70 ANSI / NFPA - 780 |
| 비 고 | 공통 접지에 뇌 전류 유입 시 각 장비가 등전위로 구성되어 유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전된다. 단, 접지봉은 대용량의 뇌 전류를 손상을 받지 않고 안전하게 대지에 방전하기 위한 넓은 표면적, 강한 내구성의 접지봉이 필수적이다. | |
국내에서도 누전차단기로 보호되고 있는 전로와 보호되지 않는 전로에 시설되는 기기 등의 접지선 및 접지극은 공용하지 않는 것을 원칙으로 한다.
다만, 2[Ω] 이하의 저저항의 접지극을 사용하는 경우에는 그러지 아니하다.
[내선규정 140-13 접지선 및 접지극의 공용제한] 의 내용을 보면 알 수 있듯이 국내에서도 저저항의 접지에 대하여 공용을 허용하고 있다.
또한 전등전력용, 소세력회로용 및 출퇴표시등회로용의 접지극 또는 접지선은 피뢰침용의 접지극 및 접지선에서 2m 이상 격리하여 시설하여야 한다.
다만, 건축물의 철골 등을 각각의 접지극 및 접지선에 사용하는 경우는 그러지 아니하다. [내선규정 140-16 피뢰침용 접지선과의 거리] 의 내용을 인용하면, 접지의 공용 사용 및 구조체 본딩의 경우 피뢰 접지를 공통으로 연결할 수 있다는 내용이다.
이처럼 국제적으로나 국내적으로 접지 시공의 방법을 볼 때 공통접지를 권장하고 있고, 타 접지 방법에 비해 실용적이라고 할 수 있다.
2.등전위에 관한 의견
등전위
기본적으로 볼 때 접지를 완전하게 독립적으로 분리시켜서 접지를 시행할 수 없다.완전하게 독립접지가 불가능하기 때문에 접지와 접지간에 전위차가 발생하게 된다.
이로 인하여 장비 및 전력에 있어서 문제가 일어날 수 있다. 이를 미연에 방지하기 위하여 등전위를 시스템을 구축하게 된다. 이는 피뢰접지에 있어서도 예외 일 수 없다. 뇌격 시 접지전위의 상승, 접지극간 결합률, 금속체 섬락 등을 고려하여 피뢰접지는 다른 접지 또는 근접 금속체와 반드시 등전위 접속을 시행하여야 한다. 그렇지 않은 경우 뇌격 전류에 의한 접지 전위 상승, 역 섬락 등에 의해 다른 기기의 전연파괴 등이 발생할 수 있다.
등전위 시스템은 내부의 통신시스템, 전력시스템, 보호도체, 전기기의 노출전도성 부분, 건축물의 철골, 금속제 덕트, 금속제 수도관, 가스관, 기타 설비기기 등의 모든도전성 부분에 있어서 본딩을 하여야 한다.
이를 등전위 본딩이라 한다. 등전위 본딩이라 함은 IEEE(미국전기전자학회) 의 용어사전에 따르면 등전위로 하기 위한 도전성 부분을 전기적으로 접속하는 것이라 명시되어 있다. 건물에 있어 금속도체를 연결함으로써 전위를 같게 만드는 즉 등전위화를 도모하는 것은 접촉전압을 저감시켜 안전한계치 이하로 억제한다. 이와 같은 등전위화는 모든 접지를 1점에 집중시킨 전위의 기준점을 제공할 수 있으며, 이것은 등전위의 중요한 부분이다.
덕남 정수장과 같은 경우 넓은 부지의 등전위를 위해 외부 휀스와 접지선로와 본딩을 하고 내부 시스템에 있어서 접지단자반과 병렬 접속함으로써 등전위 시스템을 구축한다. 또한 모든 장비는 전력을 사용함으로 전력을 담당하는 분전반 및 변전소의 중성선을 접지와 같이 본딩함으로써 TT 방식의 전력 시스템을 TT-S방식 및 TT-C방식으로 채택하는 것이 바람직하다고 판단됨