주택단지내의 전기방식 설계

주택단지 가스 배관 시스템을 위한 전기방식 설계

 

이 블로그 포스트에서는 새로 건설되는 주택단지의 가스 배관 시스템을 위한 전기방식 설계 과정을 상세히 살펴보겠습니다. 이 설계는 코팅된 강관과 정류기, 그리고 기존 접지베드를 사용하는 시스템입니다.

 

1. 시스템 개요

• 파이프 재질: 용접 강관
• 파이프 직경: 15.2 cm
• 코팅: 융합 결합 에폭시
• 총길이: 3,700 meters
• 평균 토양 저항률: 5,000 ohm-cm
• 설계 수명: 30년

 

2. 초기 분석 및 테스트

2.1 전기적 커플링 테스트

알루미늄 포일을 사용한 현장 테스트 결과:
평균 커플링 값 = 0.180 volt/ampere

2.2 예상 전류 요구량 계산

I = ΔV / R

여기서:
I = 예상 전류 요구량 (A)
ΔV = 0.300 volt (목표 전위 변화)
R = 0.18 V/A (커플링 값)

I = 0.300 V / 0.18 V/A = 1.67 A

 

2.3 E Log i 테스트

테스트 결과, 1.2 A 이상에서 "Tafel" 거동 관찰
설계 전류: 2.5 A (미래 열화 고려)

 

3. 접지베드 설계

3.1 목표 저항 계산

R = E / I

여기서:
R = 목표 저항 (ohm)
E = 10 V (최대 허용 전압 - 양극/파이프 갈바닉 역전압)
I = 2.5 A (설계 전류)

R = 10 V / 2.5 A = 4 ohms

 

3.2 단일 양극 저항 계산 (Dwight의 공식 사용)

R = (ρ / (2πL)) * [ln(8L/d) - 1]

여기서:
ρ = 5,000 ohm-cm
L = 1.5 m (양극 길이)
d = 0.076 m (양극 직경)

R = (5,000 / (2π * 1.5)) * [ln(8 * 1.5 / 0.076) - 1]
  = 5.3 * 4.059
  = 21.5 ohm/anode

 

3.3 필요 양극 수 계산 (넓게 분산된 경우)

N = Ra / RT

여기서:
N = 필요 양극 수
Ra = 단일 양극 저항 (21.5 ohm)
RT = 목표 총 저항 (4.0 ohm)

N = 21.5 / 4.0 = 5.4 ≈ 6 anodes

 

3.4 Sunde 방정식을 사용한 최종 접지베드 저항 계산

RN = (0.005ρ / (πNL)) * [ln(8L/d) - 1 + (2L/s) * ln(0.656N)]

여기서:
RN = 접지베드 저항 (ohm)
ρ = 5,000 ohm-cm
N = 7 (양극 수, 6에서 7로 증가)
L = 1.5 m
d = 0.0762 m
s = 3 m (양극 간 간격)

RN = 0.884 * [ln(157) - 1 + 1 * ln(3.936)]
   = 0.884 * (4.06 + 1.370)
   = 4.8 ohms

 

4. 최종 설계 권장사항

1. 양극 타입: 혼합 금속 산화물 양극 (직경 7.62 cm, 길이 1.5 m)
2. 양극 수: 7개
3. 양극 간 간격: 3 m
4. 예상 접지베드 저항: 4.8 ohms
5. 정류기 출력: 0-12 V, 0-2.5 A (연속 가변)

이 설계를 통해 30년 이상의 수명을 가진 효과적인 전기방식 시스템을 구현할 수 있습니다. 실제 설치 시에는 현장 조건에 따라 세부 사항을 조정할 필요가 있을 수 있습니다.

5. 추가 고려사항

1. 정기적인 모니터링 및 유지보수 계획 수립
2. 코팅 품질 모니터링
3. 주변 구조물과의 간섭 가능성 평가
4. 안전 고려사항 (특히 공원 지역에서의 전압 제한)

이러한 상세한 설계와 추가 고려사항을 통해 주택단지 가스 배관 시스템의 장기적인 부식 방지와 안전한 운영을 보장할 수 있습니다.