Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers (조명전기설비학회논문지)

The Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers (한국조명전기설비학회)
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Breakdown Characteristics of Soils Caused by Impulse Currents

임펄스전류에 의한 토양의 절연파괴특성

  • 이복희 (인하대학교 IT공대 전기공학부) ;
  • 이강수 (인하대 대학원 전기공학과) ;
  • 김회구 (인하대 대학원 전기공학과)
  • Received : 2009.12.04
  • Accepted : 2010.01.11
  • Published : 2010.04.30
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Abstract

In this paper, breakdown characteristics of soil in a coaxial cylindrical electrode system stressed by impulse currents were experimentally investigated. The breakdown voltage and current waveforms for 4 types of soils were measured, and the threshold electric field intensity, the time-lag to breakdown and the voltage-current (V-I) curves were analyzed and discussed. As a result, the breakdown voltage and current waveforms are strongly dependent on the grain size of soil, and the voltage and current waveforms for gravel and sand differ from those for silt and loess. The threshold electric field intensity Ec is increased in the order of gravel, sand, loess and silt. The V-I curves for all test samples show a 'cross-closed loop' of ${\infty}$-shape. Also, the time-lag to breakdown for gravel and sand are longer than those for silt and loess. It is expected that the results presented in this paper will provide useful information on the design of improving transient performance of a grounding electrode system subjected to lightning current considering the soil ionization.

이 논문은 동축원통형 전극계에서 임펄스전류에 의한 토양의 절연파괴특성에 관한 것으로 4종의 토양에 대한 절연파괴전압과 전류를 측정하고, 절연파괴를 일으키는 전계의 세기, 절연파괴까지의 지연시간과 전압-전류곡선을 분석하고 검토하였다. 그 결과, 절연파괴전압과 전류 파형은 토양입자의 크기에 의존하며, 자갈과 모래의 절연파괴 전압과 전류 파형은 마사토와 황토의 파형과는 다르게 나타났다. 절연파괴를 일으키는 전계의 세기는 자갈, 모래, 황토, 마사토의 순으로 높았으며, 모든 시료의 전압-전류곡선은 ${\infty}$모양의 교차폐곡선을 나타내었다. 또한 자갈과 모래의 절연파괴까지의 시간지연은 마사토나 황토보다 길게 나타났다. 본 연구 결과는 토양의 이온화를 고려하여 낙뢰전류가 입사되는 접지전극시스템의 과도적 성능의 향상을 위한 설계에 유용한 정보가 될 것이다.

Keywords

References

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