1. 접지 저항의 측정
ㅇ 접지 저항의 구성 = (접지선,접지전극 등 자체 전기 저항) + (접촉 저항) + (대지 저항률)
- 통상, 토양의 복잡한 영향 인자들 때문에, 정확한 측정이 어려움
- 여기서, 대지저항률(비례적)이 가장 큰 영향을 줌
ㅇ 통상, 측정 전류를 접지 전극에 흘릴 때,
- 이때, 나타나는 `전위 상승`을 기반으로 하는, `전위 강하법`이 주로 쓰임
. (여기서, 전위 상승은, ☞ 접지 전극 전위 상승 참조)
※ (보조 전극의 수에 따른 측정법 구분)
ㅇ 2 전극법 (Two-electrode Method) 또는 3 전극법
- 탐침 구성 : 측정 전극 (1개) 및 보조 전극 (2개)
ㅇ 4 전극법 ☞ 4점탐침법 참조
- 탐침 구성 : 전압 측정 전극 (2개) 및 전류 측정 전극 (2개)
2. 전위 강하법 (Fall-of-Potential Method)
ㅇ 접지 전극에 일정한 전류를 흘려보내고, 그때 접지 전극과 보조 전극 사이의 전위차를 측정하여,
접지저항을 구하는 방법
- 즉, 전류 I를 흘려서 생긴 전위 상승 V 를 측정한 후, R = I / V 로 계산함
ㅇ 탐침 구성 : 통상, 총 3개의 전극을 사용하여 구성됨
- 측정 전극, 접지 전극 (E, Earthing Electrode) : 실제 접지 저항을 측정하려는 대상 접지 전극
- 전류 보조 전극 (C, Current Electrode) : 일정한 교류 전류를 흘려주는 전극
. (보통 50 Hz와 다른 주파수, 128 Hz 등)
. 접지 전극(E)에서 충분히 떨어진 위치(통상, 수십 m 이상)에 설치
- 전위 보조 전극 (P, Potential Electrode) : 전위를 측정하기 위한 전극
. 접지 전극(E)과 전류전극(C) 사이의, 두 전극 사이의 직선상에 두며,
. 보통 1/3 지점 근처에 위치
ㅇ 측정 절차
- 전류 전극(C)과 접지 전극(E) 사이에, 교류 전류를 인가
- 전위 전극(P)과 접지 전극(E) 사이에, 전위차(V)를 측정
- R = V / I 로 접지저항을 산출
- 전위 전극(P)의 위치를 옮겨가며 반복 측정 → 안정된 구간의 평균값을 사용
ㅇ 특징 및 주의사항
- 대지저항률의 불균일성, 수분 함량, 매설 깊이 등에 따라 결과가 달라질 수 있음
- 전극 간의 간격은 접지 전극의 크기와 주변 토양 조건에 따라 달리 설정해야 함
- 측정 시 외부 전류(전력선 누설 등) 영향을 줄이기 위해 주파수 선택형 측정기를 사용
3. 접지 저항계 (Earth Tester)
ㅇ 접지 저항을 측정하기 위한 전용 측정기로써,
- 측정용 교류 전류를 발생시키고, 이에 따른 전위 강하를 검출하여 저항값을 표시함
- 통상, 전위강하법(3극법, 4극법) 측정 시 사용됨
ㅇ 내부 구성 및 동작 원리
- 내부 건전지(DC 전원) 로 구동되며,
. 인버터 회로를 통해 교류(AC) 로 변환 후, 전류 전극(C)에 인가하면,
. 전위 전극(P)을 통해 전위차 검출 → 이에의해, 전압/전류 비율로 접지저항 계산
- 주요 구성 요소
. 전류 발생부 : 일정한 주파수의 교류 전류를 생성
. 전위 검출부 : 접지 전극과 전위 전극 간 전위를 검출
. 연산/표시부 : 검출된 전류와 전압으로 저항값을 산출 및 표시
ㅇ 한편, 교류 전압을 사용하는 이유
- 대지는 수분과 이온을 포함한 전해질 성질을 가지므로,
- 직류(DC)를 사용할 경우,
. 전극 주변의 분극, 전위차 발생, 산화환원 반응 등이 일어나서,
. 측정값이 불안정하고 부정확해짐.
- 교류(AC)를 사용하면,
. 전류 방향이 주기적으로 바뀌므로,
. 분극 현상 억제 및 전기화학적 반응 최소화 → 보다 정확한 측정 가능
ㅇ 사용 교류의 특성
- 주파수 범위 : 약 300 ~ 1000 Hz
. 전력선 주파수(50/60 Hz)와 겹치지 않도록 하여 노이즈 간섭 최소화
- 파형 : 정현파 또는 펄스파
. 정현파는 안정적이고 표준적, 펄스파는 간단한 회로로 생성 가능
- 출력 전류 : 약 수 mA ~ 수십 mA (보통 2~50 mA 정도)
. 인체나 설비에 영향이 없으며, 토양저항 측정에 충분한 크기
ㅇ [참고] 최신형 접지저항계의 특징
- 디지털 방식(Digital Earth Tester)로써, 자동 주파수 전환 및 노이즈 제거 기능 포함
- 일부 모델은, 클램프(Clamp-on) 기능을 지원하여, 전극 설치 없이도 간접 측정 가능