KR900000984B1

KR900000984B1 - 배전선로의 접지저항 측정방법 및 장치

Info

Publication number: KR900000984B1
Application number: KR1019860007637A
Authority: KR
Inventors: 조승기; 이길훈
Original assignee: 조승기; 이길훈
Priority date: 1986-09-11
Filing date: 1986-09-11
Publication date: 1990-02-23
Also published as: KR880004318A

Abstract

내용 없음.

Description

배전선로의 접지저항 측정방법 및 장치

제1도는 본 발명을 설명키위한 실시예의 블럭다이어그램.

제2도는 제1도의 발진기회로의 상세한 실시예도이며.

제3도는 제1도의 전력증폭기의 출력전압을 일정케하기 위한 아나로그스위치 회로도이며.

제4도는 제1도에 있어서의 전력증폭기의 회로도이며.

제5도는 자동 CT접촉상태 감지부 회로도이며.

제6도는 전압주입 및 전류검출용 HOOK-ON의 CT부 구성설명도이며.

제7도는 제1도에 있어서의 밴드 패스 증폭기회로도이며.

제8도는 접지저항을 측정하기 위한 실시예의 회로도이며.

제9도는 접지저항 개별오차곡선도이며.

제10도는 전류지시계의 오차를 보인 곡선도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

CT₁: 주입용 CT CT₂: 검출용 CT

LED : 발광다이오드 Q_1-4: 트랜지스터

U_2-1, U_2-2, U_2-3, U_2-4: NAND게이트 C, C_1-4: 콘덴서

R, R_1-n: 저항 U_4-1, U_4-2, U₅, U_6-1, U_6-2: OP암프

본 발명은 배전선로의 접지저항 측정방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 접지선을 분리하거나 보조접지봉의 사용함이 없이 접지저항을 측정할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.

현재 23.9K_v-y중성선 다중접지 배전선로에서는 일선지락(1線紙落)의 사고시 보호게전기의 동작을 확실하게하고 이상 전압의 상승을 억제하기 위하여 피뢰기나 주상변압기가 설치된 전주에는 전 개소에 그리고 기기가 설치되지 않은 전주에 있어서는 5경간(徑間)이하에 각종 접지공사가 시행되어 있다. 그러나 접지봉은 오랜시간의 흐름으로서 접지저항이 중가되는 경우 안전사고의 위험이 있으므로 주기적으로 접지저항을 측정하여 규정치를 초과하는 경우에는 저감공사를 반드시 해야만 한다.

그러나 이와 같은 접지저항을 측정하기 위하여 전위차계식으로 측정하려면 보조 접지봉을 사용하여야 하나 도로가 포장되어 있는 장소에서는 접지봉을 박기가 어려울뿐 아니라 접지선을 중성선에서 분리해야함에 있어서 많은 인력과 시간이 소요되고 또 교통량의 증가로 보조 접지봉의 타입시 교통사고의 위험이 뒤따랐다. 따라서 본 발명은 중성선 다중접지 계통에서 보조접지봉을 사용하지도 않으며, 또 중성선에서 접지선을 분리하지 않고도 접지저항을 안전하고 신속하게 측정할 수 있는 접지저항을 측정하는 방법과 그 장치를 제공하는데 있다.

본 발명을 이해하는데 있어서, 종래 전위차계식 접지저항의 측정방법에 있어서는 피접지봉으로 되는 전극과 전류전극사이에 교류전압을 인가하여 측정하고자 하는 내부저항이 큰 전압계의 한쪽단자는 상기한 피접지봉으로 되는 전극과 전류전극의 중간지점에 타입한 전위전극인 보조전극에 연결하고 다른 한쪽단자는 이동 전극으로 상기한 피접지봉과 전류전극의 직선상의 시점을 이동하면서 전압강하 곡선을 측정하도록 되어 있다.

따라서 이동전극이 피접지봉과 전류전극 가까운곳에서는 전류밀도가 커서 전위는 커지고 중간지점은 전류밀도가 적어서 전위는 거의 영이 되어 결국

같은 오므의 법칙이 적용된다.(식중 R은 저항, I는 전류, V는 전압을 표시한다.)

그러나, 상기한 종래 측정방법에 있어서 다음과 같은 문제점으로 인하여 측정이 어려운 상태에 있다.

즉, 상기한 접지저항 측정시에 있어서 전위전극과 전류전극으로 사용되는 길이 50㎝이며 직경이 1㎝정도의 보조전극을 적어도 15㎝ 이상 지하로 타입해야 하나 도로가 포장되어 있는 장소에서는 타입하기가 매우 어렵고 또 상기한 보조 접지봉의 타입은 피측정 접지전극으로부터 전위전극은 10미터 이상 전류전극은 20미터 이상의 거리를 유지해야 하나, 건물이 밀접되어 있는 도시에서는 위와같은 직선거리를 확보하기 어렵고 또 교통량의 증가로 위험이 뒤따른다. 뿐만 아니라 접지저항 측정시 접지선을 중성선에서 분리시켜야 하고 측정이 끝난뒤에는 다시 연결시켜 주어야 함으로써 많은 시간과 노력 및 안전사고의 위험이 있다.

또 기기가 설치되지 않은(예를들어 주상변압기)곳의 접지선과 중성선과의 접속은 보통 압축시공된 것이므로 분리할 수도 없고 접지저항의 측정은 불가능하다.

상기와 같은 문제점 이외에도 피접지봉의 주위에 수도관과 같은 도전성의 지하 매설물이 있는 경우 보조 접지봉이 타입되는 위치에 따라서 접지저항의 측정오차가 심하게 발생되는 것을 볼 수 있다. 그러므로 접지저항을 측정함에 있어서는 공지된 바와 같이 우리나라의 배전방식인 22.9K_v-y중성선 다중접지 계통에서는 중성선을 통하여 대지와 폐회로가 구성되므로 피접지봉과 중성선의 사이에 전원을 인가하면 일정한 전류가 흐르게 된다. 이때 피접지극의 접지저항은 R_X, 다중접지계의 합성접지저항은

이라고 볼 수 있다. (식중 R_n은 접지극의 수) 따라서 R_X의 접지선에 HOOK식 전압주입등 CT로 접압(E)를 인가하면 R_X에 전류(1)가 흐르게 되므로 다음과 같은 관계식이 성립된다.

즉

그러나 중성선 다중접지계에 있어서는 접지극수(n)가 대단히 많기 때문에 다음과 같이 표시할 수가 있게 된다.

즉,

이를 간단히 하면

따라서 전압(E)를 일정하게 하면 회로전류(1)와 피측정저항 R_X와는 역비례의 관계가 있으므로 회로전류(1)를 측정하면 R_X의 저항치를 측정할 수가 있다. 이때 전원으로 직류를 사용하면 분극작용이 발생하므로 4.5KHz인 교류를 사용하고 있다.

본 발명은 캐리어주파수 발생부와 전압주입 및 전류검출용 HOOK식 CT부, 자동 CT접촉상태 감지부, 지시계로 구성되는 것으로 그 실시예가 제1도의 블럭다이오드그램으로 도시되어 있다. 즉, 제1도에서 캐리어 주파수 발생부(OSC)와 발진회로는 전력증폭기(Amp)에 의해 증폭되어 주입용 CT(CT₁)인 제6도에 도시한 훼라이틀코어에 권회된 코일(L₁,L₁)에 연결되고 접촉상태를 확인키 위한 센서인 보조코일(L₂)에 유기되는 신호는 증폭검파회로를 통해 레벨 콤파레이터에 의해 발광 다이오드(LED)를 발광토록 하고 검출용CT(CT₂)의 감지코일(L₃,L₃)의 감지되는 신호는 밴드 패스 증폭기를 통해 그 출력측에 레인지절환되어 증푹전류회로 출력측에 연결되어 있다.

상기한 제1도에 있어서, 캐리어 주파수 발생부의 동작주파수는 500Hz로 해도 되나 본 발명에 있어서는 다음과 같은 이유에 의거 4500Hz로 함이 특징중의 하나이다.

즉, 종래 사용하고 있는 전위차계식 접지저항계의 동작 주파수는 500Hz를 사용하고 있으나 중성선 다중접지 계통의 합성 임피던스는 접지저항과 회로저항 및 인덕턴스 및 분포정전 용량등으로 구성되어 있어서 주파수의 함수로 변화하지만 합성 임피던스의 주파수 특성으로는 2-17KHz 사이에서 공진상태로 되어 거의 순저항에 가까우므로 접지봉을 제외한 다른 선로정수의 영향은 거의 무시할 수가 있으며, 접지봉 마다의 접지 임피던스를 보면 500Hz-50KHz 사이에서 임피던스 각(角)은 거의 "영"에 가까우므로 순저항으로 보아도 절대치는 거의 차이가 없다는데 있으며, 또 접지선에 흐르는 어스 전류는 상용주파수나 또 이의 3배, 5배, 7배의 주파수 성분이 포함되어 있으므로 어스 전류에 의한 주파수 오차를 줄이기 위해서는 이보다 높은 주파수가 바람직하다는데 근거를 두었다. 그러나 중성선 다중접지 계통에 연결되어 있는 피뢰기, 개폐기류, 변압기 등 각종 배전선로용 기기가 용량성 임피던스로 작용하게 되므로 너무나 높은 주파수를 사용하게 되면, 주입 전류와 대부분이 고압측으로 흘러서 새어나가기 때문에 실용상태에서는 효율적인 주파수를 선정하여야 하므로 접지저항계의 고주파로 인한 측정오차의 발생을 방지하고 증폭회로의 콤몬 모드 리젝선 레이시오(COMMON MODE REJECTION RATIO)를 크게하여 상용주파수 또는 3-7배의 접지선에 흐르는 어스전류가 증폭회로에 거의 영향을 주지 않게 하기 위하여 동작 주파수를 4.5KHz로 함이 바람직하다.

이와 같은 주파수 발진부(OSC)의 발진주파수와 파형의 안정을 도모하기 위하여 제2도에 도시한 바와 같이 2개의 NAND게이트(U_2-1,U_2-2)에 저항(RT,R₁₃)과 콘덴서(C)에 의한 모노스테이블 멀티바이브레터(MONOSTABLE MULTIVIBRATOR)회로가 가장 적합함을 알 수 있었다. 따라서 출력단자(A,B)에 나타나는 대칭 출력 펄스는 180°의 위상이 서로 다른 구형파가 발생되는 것이다. 따라서 발진회로에서 발진된 구형파를 전력증폭기(Amp)에 전달시키고 전력증폭기의 출력전압을 일정하게 하기 위하여 제3도에 도시하는 바와 같이 아나로그 스위치 회로를 사용할 수가 있다.

제3도에서 E₁-E₃은 에나블입력(EMABLE INPUTS)이며 Y₀-Y₃및 Z₀-Z₃은 입출력 터미널을 의미한다.

이와 같은 발진회로의 출력단자(A,B)의 신호가 아나로그 스위치를 교번으로 동작시켜 구형파를 정현파로 만들어 주기 위하여 제4도의 전력증폭기 회로의 정형회로를 구성하기 위하여 OP암프의 입력(N)에 필터회로가 구성되어 있다. 즉, 필터 주파수는 저항(R₂,R₂,R₃)과 콘덴서(C₁,C₂)로 정하도록 되고 파형조정은 가변저항(VR)으로 미세 조정하도록 되어 있다.

또 제4도의 전력증폭기 회로 구성으로 콤프리멘터리 커런트부스터회로(COMPLEMENTARY CURRERT BOOSTER)로 되어 있는바 OP암프(U_4-2)의 최대 허용 전류가 수 밀리 암페어(mA)정도밖에 흐를 수 없어 전류용량이 부족하므로 +6전원을 직접 받아서 부하(RL)에 충분한 전류를 공급할 수 있도록 NPN형 트렌지스터(Q₁)과 PNP형 트랜지스터(Q2)로 에미터 플로어스(EMITTER FOLLOWERS)방식인 TR콤프르레멘터리 암프(COMPLEMENTARY AMP)회로를 추가했다. 따라서 트렌지스터(Q₁,Q₂)의 용량에 따라 수 암페아 까지 많은 전류를 부하(RL)에 흐를 수 있도록 되고 이때 부하는 물론 주입용 CT를 지칭하게 되며 50밀리 암페어 정도가 흐를 수 있는 것이다.

제4도에서 부호C₃,C₄는 콘덴서 R₄-R₁₀은 저항D₁-D₂는 다이오드를 의미한다.

한편 제1도에 있어서 레벨콤퍼레이터는 센서코일인 보조코일(L₂)에 유기되는 동작 주파수가 증폭되고 반파정류되어 레벨콤퍼레이터의 입력전압으로 되므로서 경보회로인 발광다이오드(LED)를 점등시켜 코어접촉이 완전한가를 확인하게 되는 것이다.

즉, 제5도는 자동 CT접촉상태 감지부를 구성하는 레벨콤퍼레이터 회로를 설명하는 것으로 OP암프인(U_4-1)의 "+"입력단에는 제너다이오드로 안정된 기준 정전압이 가해지고, "-"입력단에는 센서인 보조코일(L₂)의 정류전압이 기준전압보다 작으면 OP암프(U_4-1)의 출력에는 "+"전압이 나타나며 이와 같은 콤퍼레이터는 가변저항(R₂₄)으로 콤퍼레이터암프에 입력신호가 없을 때 출력을 "0"으로 조정되며 가변저항(R₂₅)는 콤퍼레이터의 동작점을 조정하도록 되어 있다.

상기와 같이 레벨콤퍼레이터의 출력에 "+"전압이 나타나면 게이트 오씨레이터인 NAND게이트(U_2-4및 U_2-3)를 작동시킨다.

이와 같은 게이트 오씨레이터는 제2도의 발진펄스 발생회로와 동일하다

이와 같은 펄스는 0.5초 간격으로 ON-OFF로 시정수를 결정하였다.

또 이와 같은 신호는 다링턴회로를 구성하고 있는 트랜지스터(Q₃,Q₄)에 의해 부저를 작동시키고 발광다이오드(LED)를 점멸하게 되는 것이다.

제6도는 제1도의 전압주입(CT₁) 및 전류검출(CT₂)용 HOOK-ON의 CT부구성 설명도로 CT코어는 사용하는 주파수에 우수한 특성을 가진 페라이트코어이며 소형화를 위해 코어의 단면적과 자로(磁路)를 보여주고 있다

즉, 전압주입용 CT 와 전류검출용 CT의 간격은 약 8밀리미터로 유지함으로서 전력증폭기에서 인가되고 있는 전압주입용 CT의 자계가 전류검출용 CT측으로 상호 유도되는 것을 방지하기 위하여 동판으로 각 CT간에 정전차폐 및 닉켈 퍼머노이(PERMALLOY) 판으로 자기 자폐시켜서 2중으로 차폐함으로서 상호 간섭을 극소화시켜 안정된 캐리어 주파수를 공동접지선내에 주입하여 검출한 회로 전류를 지시계에 전달하도록 한 것이다.

한편 제1도에 있어서의 지시계부분을 표시하는 접지저항 측정회로가 제7도 및 제8도에 도시되어 있는바 제7도는 벤드페스암프의 회로도이며 검출용 CT에서 입력되는 신호중에서 상용주파수와 어스 전류에 의해 발생되는 고주파 잡음성분을 모두 제거하고 본 발명의 동작 주파수인 4.5Hz만을 통과시켜 증폭하도록 되고 이와 같은 증폭도는 저항(R₁₁₅)과 저항(R₁₁₁및 R₁₁₄)에 의해 결정되고 이와 같이 여과 증폭된 신호는 2레인지의 배율저항(R₁₁₅,R₁₁₄+R₁₁₁)에 레인지 절환스위치를 통해 제8도의 접지저항 측정회로인 지시계에 전달할 수 있도록 OP인버터(U_6-1)에 입력되나 제7도의 벤드 페스 증폭도에 따라 레인지의 정수가 설정되고 지시계에 전달할 수 있도록 OP인버터(U_6-1)에서 측정된 신호를 증폭하여 인버터(U_6-1)에서 반전되고 다이오드(D₄)로 정류된 출력이 저항(R₁₂₃-R₁₂₄)을 통해 지시계(METER)에 전달된다.

본 발명에서 지시계는 무빙코일형 지시계를 의미한다. 따라서 이때 흐르는 전류는 접지저항에 반비례된 수치로 환산시켜 놓으면 즉시 판독이 가능함으로서 시간과 인력의 낭비를 절감하면서도 안정하게 즉시 측정이 가능한 것이다. 뿐만 아니라 종래의 것과 본 발명 방법에 의한 측정비교가 제9도의 그래프로 나타냈다.

즉 오차나는 100오므 이내에서는 현재 사용되는 방법에 비해 종래와 비슷한 ±2% 정도이며 300오므의 경우 -3.7%를 나타내고 있으며 전류계 오차는 제10도에 도시된 그래프에서 볼 수 있는 바와 같이 전류계의 최대치인 1A에서 ±10%인데 비해 본 발명 방법에 의하면 측정기의 자체오차가 있다하더라도 최대 허용오차 범위 이내였음을 실험에 의해 확인됐다.

Claims

중성선 다중접지 배전계통에서 기기별 개별 접지저항을 측정함에 있어서, 접지선을 중성선에서 분리하지 않고 접지선에 특수 주파수의 전압을 훅크식 변성기로 인가하고, 인가된 주파수의 전류를 검출용 변성기로 검출하여 접지저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 접지저항 측정방법.
전압주입용 변성기와 전류검출용 변성기 및 변성기 접촉상태 감지용 변성기가 일체형으로 되어 있고, 전압주입용 회로는 발진기와 전력증폭회로, 전류검출용 회로는 밴드패스증폭기와 증폭정류회로로 되어 있으며, 변성기 접촉상태 감지회로는 증폭정류와 레벨비교기등이 하나의 세트로 구성됨을 특징으로 하는 배전선로의 접지저항측정장치.