변전소와 같은 중요한 전기 하위 시스템 인프라의 안전과 신뢰성을 유지하려면 적절한 전원 접지 시스템이 필요합니다.전원 접지 시스템은 전기 사고 전류가 땅으로 흘러가는 낮은 저항 경로를 제공하여 감전, 화재 및 주요 장비 손상을 방지합니다.토양 저항률 조사는 전력 접지 시스템을 설계하는 데 중요합니다.

가장 비용 효과적이고 효율적인 변전소 접지 시스템을 위해서는 토양 전기 저항이 가장 낮은 장소를 신중하게 선택하는 것이 중요합니다.이는 또한 최적의 성능과 안전성을 보장합니다.따라서 토양 저항률을 정확하게 결정하는 것이 중요합니다. 왜냐하면 부정확한 값은 잘못된 접지 시스템으로 이어질 수 있기 때문입니다.

태국 전력생산국은 변전소에 필요한 토양 저항률 기준을 80Ω-미터 미만으로 설정했습니다.그러나 토양 저항률은 종종 이러한 요구 사항을 충족하지 못하므로 강력한 토양 저항률 평가 방법의 필요성이 강조됩니다.

많은 연구에서 토양 저항률과 다양한 지반공학적 특성 사이의 관계를 조사했으며,수분 함량, 토양의 단위 중량,소금 함량, 점토 함량 및 입자 크기.이러한 통찰에도 불구하고 토양 전기 저항률과 여러 지질공학 매개변수 간의 관계를 통합하는 포괄적인 예측 모델이 여전히 필요합니다.

이 문제를 해결하기 위해 Shibaura Institute of Technology 공과대학의 Shinya Inazumi 교수가 이끄는 연구팀은 제어된 온도 및 습도 환경에서 토양 저항률과 지질 공학 매개변수 간의 거동 및 관계에 대한 포괄적인 조사를 수행했습니다.그들은 또한 연구 결과를 바탕으로 예측 모델을 개발했습니다.그들의 연구는 저널에 게재되었습니다.공학 결과.

"이 연구의 핵심은 토양 전기 저항률과 주요 지질 공학적 특성 사이의 관계를 기반으로 한 예측 모델을 개발하는 것입니다. 강력한 상관 관계 모델을 개발함으로써 우리는 현장 조건에서 토양 저항률을 정확하게 예측하는 것을 목표로 합니다. 이는 설계에 중요한 의미를 갖습니다.특히 태국과 같이 토양 유형이 다양한 지역에서는 전기 변전소의 접지 시스템에 사용됩니다."라고 Inazumi 교수는 말합니다.

이번 연구에서 연구진은 30개를 측정했습니다.토양 샘플태국의 전력망 변전소 내의 다양한 대표 위치에서 제어된 실험실 환경을 사용하여 저항률과 각 지질 공학 매개변수의 강력한 상관 관계를 확립합니다.토양 전기 저항과 상관 관계를 나타내기 위해 세 가지 지표 지질 공학적 특성이 선택되었습니다. 저항에 큰 영향을 미치는 것으로 알려진 수분 함량;점토 함량을 나타내는 가소성 지수;물이 없는 토양 밀도를 나타내는 건조 밀도.

결과는 토양 저항력과 수분 함량 사이의 명확한 관계를 보여 주며, 수분 함량이 감소함에 따라 저항력은 증가합니다.그러나 저항률과 가소성 지수 또는 건조 밀도 사이의 상관관계는 덜 중요한 것으로 나타났으며, 이는 연구자들이 수분 함량의 지배적인 영향에 기인한다고 생각했습니다.

이 문제를 해결하기 위해 그들은 비선형 다중을 더욱 활용했습니다.회귀 분석수분 함량과 기타 토양 매개변수의 결합 효과를 연구합니다.결정계수(r²)는 모델이 관측 데이터와 얼마나 잘 맞는지 설명하는 토양 전기 저항률, 수분 함량 및 소성 지수의 상관 관계는 0.8281, 두 가지의 상관 관계는 0.7742로 나타났습니다.전기 저항력, 수분 함량 및 건조 밀도.이러한 강한 상관관계는 수분 함량, 가소성 지수 및 건조 밀도의 조합이 토양 저항성에 대한 신뢰할 수 있는 예측 모델을 제공한다는 것을 시사합니다.

그러나 연구팀은 현재 미세입자가 있는 응집성 토양의 토양 저항률만 예측할 수 있는 이 모델의 한계도 인정했다.이는 연구에 사용된 토양 샘플의 다양성이 제한되어 있기 때문입니다.다행스럽게도 이러한 제한은 더 광범위하고 다양한 토양 샘플 세트를 포함함으로써 향후 연구에서 쉽게 해결할 수 있습니다.

"이 연구는 전기 결함으로부터 장비와 인력을 보호하는 데 중요한 변전소 접지 설계를 최적화하는 방법을 제공합니다. 결과는 광범위한 토양 테스트 및 수정의 필요성을 줄이고 규정 준수를 유지하면서 비용을 절감할 수 있습니다. 전기 응용 분야를 넘어 예측 모델연구에서 개발된 내용은 다음에도 적용될 수 있습니다.환경 모니터링"라고 Inazumi 교수는 말하면서 연구의 잠재적인 광범위한 적용 가능성을 강조했습니다.

전반적으로, 이 연구는 토양 저항률 평가의 새로운 지평을 열었으며, 전기 변전소의 접지 시스템을 비용 효율적으로 구축하는 데 기여하고 안정적인 경제 성장에 필수적인 보다 안전하고 신뢰할 수 있는 전력 공급을 위한 길을 열었습니다.

추가 정보:Kornkanok Sangprasat et al, 토양 전기 저항률과 지표 지질 공학적 특성 간의 상관 관계에 대한 종합 분석,공학 결과(2024).DOI: 10.1016/j.rineng.2024.102696