전기콘센트 고장은 제조 또는 사용기간 동안에 발생되는 경우는 거의 없고, 수개월 또는 수년의 시간에 의하여 과부하/과전류로 전기콘센트를 사용함으로 접촉불량 등을 초래하여 온도상승과 절연저항 감소에 의한 전기화재가 발생한다. 온도상승은 전기콘센트의 과전류 사용과 장기간 반복적인 전기콘센트 사용이며, 절연저항 감소는 전기콘센트 주변 온도와 전류값에 의한 절연체의 온도상승이 영향을 받는다. 또한 도체 접촉부의 반복적인 사용과 이물질 오염 등으로 접촉불량이 발생하여 이상온도로 상승한다. 따라서 본 연구의 목적은 매년 발생하는 전기콘센트의 화재를 예방하기 위하여 경년변화에 따른 전기콘센트의 열적 특성, 절연저항 특성을 분석하였다. 열적 특성은 사용 연도별로 분류된 전기콘센트에 대하여 전류 값(2 ∼ 30 A)에 따른 온도상승을 실험하였고, 실험 ...
전기콘센트 고장은 제조 또는 사용기간 동안에 발생되는 경우는 거의 없고, 수개월 또는 수년의 시간에 의하여 과부하/과전류로 전기콘센트를 사용함으로 접촉불량 등을 초래하여 온도상승과 절연저항 감소에 의한 전기화재가 발생한다. 온도상승은 전기콘센트의 과전류 사용과 장기간 반복적인 전기콘센트 사용이며, 절연저항 감소는 전기콘센트 주변 온도와 전류값에 의한 절연체의 온도상승이 영향을 받는다. 또한 도체 접촉부의 반복적인 사용과 이물질 오염 등으로 접촉불량이 발생하여 이상온도로 상승한다. 따라서 본 연구의 목적은 매년 발생하는 전기콘센트의 화재를 예방하기 위하여 경년변화에 따른 전기콘센트의 열적 특성, 절연저항 특성을 분석하였다. 열적 특성은 사용 연도별로 분류된 전기콘센트에 대하여 전류 값(2 ∼ 30 A)에 따른 온도상승을 실험하였고, 실험 유효성 검증과 실험이 어려운 환경 등을 고려해 열적 특성을 시뮬레이션 하였으며, 시뮬레이션 결과에 대한 유효성을 확인하고 회귀분석 방정식을 유도하였다. 또한 절연저항 특성은 분석 데이터의 신뢰성을 높이기 위하여 사용 환경에 영향은 없지만 사용년도와 동일 경과된 전기콘센트 시료를 만들고자 사용시간과 온도를 고려한 아레니우스 방정식으로 가속시험을 하였다. 이렇게 가속시험과 사용 연도별 전기콘센트에 대하여 온도 값(20 ∼ 160℃)에 따른 절연저항 감소를 실험하고, 전기콘센트의 가속시험에 대한 유효성을 입증하였다. 최종적으로 전기콘센트의 경년변화에 따른 열적 및 절연저항 특성을 확인하기 위해 전기콘센트의 도체표면상태와 함량, 절연체 중량 및 열변형 온도를 분석하였다. 분석결과는 다음과 같다. 첫째로, 실제 사용한 전기콘센트의 전류값에 따른 열적 특성은 인가하는 전류 값이 상승하거나 사용년도가 오래 경과될수록 전기콘센트의 온도는 상승하였다. 도체의 접촉부 표면은 전기콘센트의 사용년도가 경과될수록 거칠고 균열이 증가하였으며, 도체표면의 함량 중 구리(Cu)는 감소하고 산소(O)는 증가하였다. 10년 된 전기콘센트는 16 A, 20년 12 A, 30년 10 A에서 전기접속부의 허용온도인 65℃를 초과하여 30년 이상 전기콘센트에 대해서는 관리가 필요하다. 둘째로, 미사용 전기콘센트의 열적 특성에 대한 실험과 시뮬레이션을 비교한 결과 포화온도까지의 도달 시간은 차이가 있고, 실험(±2∼4℃)보다 시뮬레이션이 3∼6℃가 높았으나 실험과 시뮬레이션의 값이 유효했다. 시뮬레이션 데이터로 회귀분석하여 사용부하에 따른 전기콘센트의 온도를 설계할 수 있도록 하였으며 이를 통하여 효율적인 관리가 가능하다. 셋째로, 전기콘센트의 도체 접촉부가 부식된 경우, 부식된 도체의 표면부터 급격한 온도상승을 보였으며, 30년 전기콘센트보다도 온도가 높았다. 전기콘센트 도체에 발생한 부식은 화재의 원인이 될 수 있어 도체 부식을 촉진시키는 온도 및 습기 등에 대한 관리와 부식이 쉽게 발생하는 환경의 전기콘센트는 주기적인 교체가 필요하다. 넷째로, 전기콘센트의 절연저항 특성은 사용년도가 경과될수록 절연저항이 감소하기 시작하는 온도와 절연저항이 낮아졌다. 절연체는 사용년도가 경과할수록 중량이 감소하였고, 사용년도 20년 이상 절연체는 90℃에서 불안정한 열변형이 형성되었다. 특히, 30년 접지 전기콘센트는 70℃, 30년 비접지 전기콘센트는 30℃, 20년 절연체 덮개가 없는 전기콘센트 50℃에서 절연저항이 급격히 감소되어 해당 전기콘센트의 관리가 필요하다.
전기콘센트 고장은 제조 또는 사용기간 동안에 발생되는 경우는 거의 없고, 수개월 또는 수년의 시간에 의하여 과부하/과전류로 전기콘센트를 사용함으로 접촉불량 등을 초래하여 온도상승과 절연저항 감소에 의한 전기화재가 발생한다. 온도상승은 전기콘센트의 과전류 사용과 장기간 반복적인 전기콘센트 사용이며, 절연저항 감소는 전기콘센트 주변 온도와 전류값에 의한 절연체의 온도상승이 영향을 받는다. 또한 도체 접촉부의 반복적인 사용과 이물질 오염 등으로 접촉불량이 발생하여 이상온도로 상승한다. 따라서 본 연구의 목적은 매년 발생하는 전기콘센트의 화재를 예방하기 위하여 경년변화에 따른 전기콘센트의 열적 특성, 절연저항 특성을 분석하였다. 열적 특성은 사용 연도별로 분류된 전기콘센트에 대하여 전류 값(2 ∼ 30 A)에 따른 온도상승을 실험하였고, 실험 유효성 검증과 실험이 어려운 환경 등을 고려해 열적 특성을 시뮬레이션 하였으며, 시뮬레이션 결과에 대한 유효성을 확인하고 회귀분석 방정식을 유도하였다. 또한 절연저항 특성은 분석 데이터의 신뢰성을 높이기 위하여 사용 환경에 영향은 없지만 사용년도와 동일 경과된 전기콘센트 시료를 만들고자 사용시간과 온도를 고려한 아레니우스 방정식으로 가속시험을 하였다. 이렇게 가속시험과 사용 연도별 전기콘센트에 대하여 온도 값(20 ∼ 160℃)에 따른 절연저항 감소를 실험하고, 전기콘센트의 가속시험에 대한 유효성을 입증하였다. 최종적으로 전기콘센트의 경년변화에 따른 열적 및 절연저항 특성을 확인하기 위해 전기콘센트의 도체표면상태와 함량, 절연체 중량 및 열변형 온도를 분석하였다. 분석결과는 다음과 같다. 첫째로, 실제 사용한 전기콘센트의 전류값에 따른 열적 특성은 인가하는 전류 값이 상승하거나 사용년도가 오래 경과될수록 전기콘센트의 온도는 상승하였다. 도체의 접촉부 표면은 전기콘센트의 사용년도가 경과될수록 거칠고 균열이 증가하였으며, 도체표면의 함량 중 구리(Cu)는 감소하고 산소(O)는 증가하였다. 10년 된 전기콘센트는 16 A, 20년 12 A, 30년 10 A에서 전기접속부의 허용온도인 65℃를 초과하여 30년 이상 전기콘센트에 대해서는 관리가 필요하다. 둘째로, 미사용 전기콘센트의 열적 특성에 대한 실험과 시뮬레이션을 비교한 결과 포화온도까지의 도달 시간은 차이가 있고, 실험(±2∼4℃)보다 시뮬레이션이 3∼6℃가 높았으나 실험과 시뮬레이션의 값이 유효했다. 시뮬레이션 데이터로 회귀분석하여 사용부하에 따른 전기콘센트의 온도를 설계할 수 있도록 하였으며 이를 통하여 효율적인 관리가 가능하다. 셋째로, 전기콘센트의 도체 접촉부가 부식된 경우, 부식된 도체의 표면부터 급격한 온도상승을 보였으며, 30년 전기콘센트보다도 온도가 높았다. 전기콘센트 도체에 발생한 부식은 화재의 원인이 될 수 있어 도체 부식을 촉진시키는 온도 및 습기 등에 대한 관리와 부식이 쉽게 발생하는 환경의 전기콘센트는 주기적인 교체가 필요하다. 넷째로, 전기콘센트의 절연저항 특성은 사용년도가 경과될수록 절연저항이 감소하기 시작하는 온도와 절연저항이 낮아졌다. 절연체는 사용년도가 경과할수록 중량이 감소하였고, 사용년도 20년 이상 절연체는 90℃에서 불안정한 열변형이 형성되었다. 특히, 30년 접지 전기콘센트는 70℃, 30년 비접지 전기콘센트는 30℃, 20년 절연체 덮개가 없는 전기콘센트 50℃에서 절연저항이 급격히 감소되어 해당 전기콘센트의 관리가 필요하다.
Electrical socket outlets are continuously utilized until failure because there is no standard for manufacturing date indication and replacement cycle. Electrical socket outlet failures seldomly occur during manufacturing or period of use. Electrical fires take place as electrical socket outlets are...
Electrical socket outlets are continuously utilized until failure because there is no standard for manufacturing date indication and replacement cycle. Electrical socket outlet failures seldomly occur during manufacturing or period of use. Electrical fires take place as electrical socket outlets are utilized on overload/overcurrent for several months or years, which causes poor contact and so forth, leading to temperature increase, insulation resistance reduction and, finally electrical fire. Temperature increase is affected by the overloading of electrical socket outlets and repeated long-term outlet use. Insulation resistance reduction is affected by the temperature around an electrical socket outlet and the increase in the insulator temperature with the current level. Moreover, poor contact is caused by repeated use of the conductor contact part and pollution by foreign substances, which increases the temperature to an abnormal level. Against this backdrop, this study sought to prevent electrical socket outlet fires taking place each year by analyzing the insulation resistance characteristics and thermal characteristics of electrical socket outlets in relation to aging. Thermal characteristics were investigated by measuring the temperature increase of electrical socket outlets classified according to year with variation of the current level (2–30 A). The thermal characteristics were simulated given the situation in which experimentation would be difficult and experimental effectiveness would be difficult to validate. The effectiveness of the simulation results was assessed, and a regression analysis equation was produced. To improve the reliability of the analysis data regarding the insulation resistance characteristics, an Arrhenius equation was employed in an acceleration test, which considered the time of use and temperature for the purpose of making electric outlet specimens aged for the same period as the period of use, which had no impact on the environment of use. Thus, the insulation resistance reduction was measured according to temperature (20℃ to 160℃) for an acceleration test and electrical socket outlets by their years of use, and the effectiveness of electrical socket outlet acceleration test was validated. Finally, to investigate the thermal and insulation resistance characteristics in relation to outlet aging, this study analyzed electrical socket outlets’ conductor surface and content, insulator weight, and thermal deformation temperature. First, with respect to the thermal characteristics according to the current value actually applied to an electrical socket outlet, the electrical socket outlet temperature was found to increase with increase in the applied current or longer years of use. The surface of the conductor contact part became rougher and more cracked with more years of use, while copper (Cu), among the conductor contents, dropped and oxygen (O) increased. Second, the results of an experiment to investigate the thermal characteristics of unused electrical socket outlets was compared with the simulation results. The time to reach the saturation temperature varied, and the simulation showed higher temperature by 3℃–6℃ in comparison to the experiment (±2℃–4℃). Third, in the event of corrosion on a 10-year-utilized outlet’s conductor, rapid temperature increase was found from the corrosion-free surface of the conductor up to an even higher temperature than that of a 30-year-old outlet. Fourth, regarding the insulation resistance characteristics of electrical socket outlet, it was found that the longer the years of use, the lower the temperature from which insulation resistance drop started. Insulators showed lower weight as the years of use grew longer. Twenty-year-old or older insulators had unstable thermal deformation at 90℃.
Electrical socket outlets are continuously utilized until failure because there is no standard for manufacturing date indication and replacement cycle. Electrical socket outlet failures seldomly occur during manufacturing or period of use. Electrical fires take place as electrical socket outlets are utilized on overload/overcurrent for several months or years, which causes poor contact and so forth, leading to temperature increase, insulation resistance reduction and, finally electrical fire. Temperature increase is affected by the overloading of electrical socket outlets and repeated long-term outlet use. Insulation resistance reduction is affected by the temperature around an electrical socket outlet and the increase in the insulator temperature with the current level. Moreover, poor contact is caused by repeated use of the conductor contact part and pollution by foreign substances, which increases the temperature to an abnormal level. Against this backdrop, this study sought to prevent electrical socket outlet fires taking place each year by analyzing the insulation resistance characteristics and thermal characteristics of electrical socket outlets in relation to aging. Thermal characteristics were investigated by measuring the temperature increase of electrical socket outlets classified according to year with variation of the current level (2–30 A). The thermal characteristics were simulated given the situation in which experimentation would be difficult and experimental effectiveness would be difficult to validate. The effectiveness of the simulation results was assessed, and a regression analysis equation was produced. To improve the reliability of the analysis data regarding the insulation resistance characteristics, an Arrhenius equation was employed in an acceleration test, which considered the time of use and temperature for the purpose of making electric outlet specimens aged for the same period as the period of use, which had no impact on the environment of use. Thus, the insulation resistance reduction was measured according to temperature (20℃ to 160℃) for an acceleration test and electrical socket outlets by their years of use, and the effectiveness of electrical socket outlet acceleration test was validated. Finally, to investigate the thermal and insulation resistance characteristics in relation to outlet aging, this study analyzed electrical socket outlets’ conductor surface and content, insulator weight, and thermal deformation temperature. First, with respect to the thermal characteristics according to the current value actually applied to an electrical socket outlet, the electrical socket outlet temperature was found to increase with increase in the applied current or longer years of use. The surface of the conductor contact part became rougher and more cracked with more years of use, while copper (Cu), among the conductor contents, dropped and oxygen (O) increased. Second, the results of an experiment to investigate the thermal characteristics of unused electrical socket outlets was compared with the simulation results. The time to reach the saturation temperature varied, and the simulation showed higher temperature by 3℃–6℃ in comparison to the experiment (±2℃–4℃). Third, in the event of corrosion on a 10-year-utilized outlet’s conductor, rapid temperature increase was found from the corrosion-free surface of the conductor up to an even higher temperature than that of a 30-year-old outlet. Fourth, regarding the insulation resistance characteristics of electrical socket outlet, it was found that the longer the years of use, the lower the temperature from which insulation resistance drop started. Insulators showed lower weight as the years of use grew longer. Twenty-year-old or older insulators had unstable thermal deformation at 90℃.
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