접지설계의 계획은 시공계획보다 앞서 이루어져야 한다.
                                     
: 접지전극을 설계하는 데는 그 근거가 되는 기준 접지저항을 결정할 필요가 있다.
                                           

◈뇌전류(lightening surge)를 효과적으로 대지를 통하여 방전하여야 한다.
◈ 낙뢰시 보폭전위(step potentials)와 접촉전위(touch potential)로 부터 올 수 있는 부상을 최소화 할 수 있도록 대상물 주변을 등전위화 시킨다.
◈노이즈를 최소화 시킨다.
◈낙뢰에도 등전위 구성에 이상이 없도록 연결부위가 견고하여야 한다.
◈시공후 최소한 40년 이상의 내구성(내부식성)을 가져야 한다.
◈대지저항을 고려하여 설계하여야 한다. 이때 대지저항에 영향을 미치는 토양, 습기, 토양내의 화학적 성분, 온도의 변화등에 대한 종합적 검토가 이루어져야 한다.

접지전극의 종류에 따라 접지방식이 결정되며 상황에 따라 혼용하여 사용한다.
접지 전극으로 가장 널리 사용되어지는 것으로서 그 사용되어지는 STEEL에 따라서 Copper Clad steel, Solid Copper, Galvanized steel, Stainless Steel등으로 나뉘어 지는데 일반적으로 Copper Clad Steel이 가장 많이 사용되어진다.
암반과 같이 접지봉의 타설이 용이하지 않은 경우 바닥에 동반을 깔고 저감제를 그 주 위에 매설하므로 접지 동봉을 대체할 수 있다.
암반 또는 모래와 같이 지극히 높은 대지저항을 갖는 환경에 적합한 방법이다. 시공형태에 따라 수평형 수직형으로 나뉘고 대지 천공 후 저감제와 같이 사용되어진다.
나동선과 동판을 그물 모양으로 성형하여 바닥에 깔고 매설한다. 저감제와 병행하여 사용하면 그 효과를 극대화 할 수 있다.
대기중의 수분을 자체 흡수하여 항시 접지전극의 방전을 효율적으로 돕는 물질로서 접지 전극의 주위에 적당량 타설된다.
여기서 R:접지저항[Ω], ρ:대지저항율[Ω.m], ℓ:전극의 박은 깊이[m], d:전극의 직경(m), ln:자연대수를 의미한다.
여기서 ρ:대지저항율[Ω.m], r:멧쉬의 등가반경[m], 멧쉬의 매설깊이[m] 위식은 r >> d 의 경우에 적용된다.
멧쉬전극의 등가반경 r은 다음식으로 구한다.
여기서 ρ:대지저항율[Ω.m]

접지 계통 – 도체 및 커넥터

접지 도체의 크기는 고장 전류의 최대 크기 및 지속 시간, 그리고 접지 계통에 사용할 접속 형태에 따라 결정한다

업계에서 사용 중인 IEEE 기준 80-1986 변전소 접지 안전 지침에서는 고장 발생 시 용융 현상을 방지하기 위한 최소 도체 크기 선정에 용융 공식을 사용한다.

이 공식은 다음과 같이 단순화할 수 있다.

A =    도체 크기(Circular mil)

K =    다음 표의 상수

I =    고장 전류의 RMS 값(A)

S =    고장 시간(초)

주변 온도 40℃ 기준.

 

최대 온도

상기 식의 상수 K

 

COPPER S.D.

COPPERWELD DSA

40%

COPPERWELD DSA

30%

1083 C

7.01

10.46

12.04

450 C

9.18

13.74

15.87

350 C

10.10

15.13

17.46

250 C

11.65

17.47

20.17

각 재료에 대해 상기 열거한 온도는 여러 접속 방법에 대해 IEEE 기준 80-1986에 규정되어 있다.

압력식 접속 ........................................................ 250 - 350 C*

경납땜 접속 ........................................................ 450 C

발열 용접 접속 ..................................................... 1083 C

*IEEE Std. 837-1989의 요건에 대해 시험 및 통과한 경우 제외

 

도체의 상대적 크기

 

케이블

CADWELD 접속

경납땜 접속

압력형 접속 350°

압력형 접속 250°

 

예 – 25,000A, 2초간의 고장 발생 시

접속 형태                            도체 크기

CADWELD ......................... 246 kcmil – 250 kcmil 사용

경납땜........................... 322 kcmil - 350 kcmil 사용

압력식(350℃) ................... 357 kcmil - 350 kcmil 사용

압력식(250℃) ................... 408 kcmil - 400 kcmil 사용