[논문]서지에 대한 누전차단기의 오동작 특성

송재용; 한주섭; 박대원; 서황동; 길경석

서지에 대한 누전차단기의 오동작 특성
Malfunction Characteristics of Earth Leakage Circuit Breakers against Electrical Surges 원문보기

한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences, v.9 no.3, 2005년, pp.570 - 575

송재용 (한국해양대학교 전기전자공학부) , 한주섭 (한국해양대학교 전기전자공학부) , 박대원 (한국해양대학교 전기전자공학부) , 서황동 (한국해양대학교 전기전자공학부) , 길경석 (한국해양대학교 전기전자공학부)

초록
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저전압 전력계통에 사용되는 누전차단기의 서지에 대한 오동작은 심각한 문제이다. 본 논문에서는 누전차단기의 서지에 대한 영향을 분석하기 위하여 IEC 61009-1와 KS C 4613 규격에 따라 누전차단기를 시험하였다. 서지전압 시험은 국내외 규격에 모두 적용되고 있으며, 서지전류 시험에 대해서는 국제규격 IEC 61009-1에만 규정되어 있다. 실험결과로부터 누전차단기는 서지전압에 대해서는 강인하지만 서지전류에 대해서는 오동작을 발생시켰다. 실제로 누전차단기가 설치되어 있는 환경에서는 서지전류의 침입이 빈번하므로, 누전차단기는 서지전류에 의한 오동작 시험이 수행되어야 하며, 국내규격에도 누전차단기 시험에 서지전류에 의한 평가를 포함하여야 할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Malfunction by electrical surges is a serious problem on earth leakage current breakers(ELBs) used in a low voltage AC power system. In this paper, we tested ELBs according to IEC 61009-1 and KS C 4613 to analyze surge influence on ELB's malfunction. The test by application of surge voltage is specified both standards, but the test by application of surge current is specified only in IEC 61009-1. The experimental results showed that the ELBs used in this test are robust to surge voltage application, but the malfunction occurred to surge current application. Surge current is more frequent than surge voltage in actual situation. Therefore, ELBs should be tested by the surge current, and the domestic standard, KS C 4613, should includes a test procedure by the surge current application.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 IEC 61009-1 및 KS C 4613의 규격을 적용하여 30A급 누전차단기를 대상으로 서지에 대한 누전차단기의 부동작 특성을 시험하였다.
본 논문에서는 각종 서지전압 및 전류에 대한 누전차단기의 오동작 특성평가를 수행하였다. 특성평가를 위하여 3종의 서지발생장치를 설계 .
본 논문에서는 누전차단기의 동작원리 및 오동 작 원인을 분석하고, 국내외 규격을 적용하여 서지 전압. 전류에 대한 누전차단기의 오동작 특성을 평가하였다.

제안 방법

그림 5(a)와■같이 구성된 시험회로에서는 1.2/ 50“s 6kV 및 8kV의 서지전압, 8/20"s 3kA의 서지전류 및 0.5陽 /100kHz의 진동성 서지전류를 인가하여 오동작 특성을 평가하였다.
1. 서지전압 인가시험에서는 IEC 61009-1과 KS C 4613에 명시된 전압의 크기가 각각 다르므로 두 가지에 대한 시험을 수행하였다. 시험 결과 1.
3가지 형태의 서지발생장치를 구성하고 IEC 61009-1 및 KS C 4613에 명시된 시험회로를 그림 5와 같이 구성하여 누전차단기의 오동작 특성을 평 가하였다. 시험 방법 으로는 누전차단기 의 동작을 위한 전원을 공급한 상태에서 서지전압.
8/20価 서지전류에 대한 오동작 특성평가를 위하여 국제규격의 조합형 서지발생장치를 이용하여 3kA의 서지전류를 인가하였다. 8/2。侬 서지 전류를 인가하였을 때 시험결과는 표 2와 같이 나 타났으며, 시험 대상 중 C사의 제품만 오동작이 발 생하지 않았다.
전류를 인가하였다. IEC 규격에서는 별도의 부가회로 없이 부동작 특성 시험을 수행하였으며, KS C 규격 에서는 부하회로에 대한 특성을 모의하는 것으로 정전용량 및 부하저항을 설치하고 부동작 특성을 평가하였다.
그림 5(b)와 같이 KS C 4613에 정의된 시험회로 에는 1.2/50侬 7kV의 서지전압만을 인가하여 특성을 평가하였다.
서지에 대한 오동작 특성을 평가하기 위하여 국 제규격 의 조합형 서 지 발생장치 (1.2/50 価 10 kV, 8 /20俸 5kA)를 이용하였으며, 진동성 서지(0.5侬 / 100 kHz) 및 1.2/50 陽 서 지 전압(유효 임 피 던스 500 Q) 인가를 위하여 3가지 타입의 서지발생장치 를 제작하였다.
3가지 형태의 서지발생장치를 구성하고 IEC 61009-1 및 KS C 4613에 명시된 시험회로를 그림 5와 같이 구성하여 누전차단기의 오동작 특성을 평 가하였다. 시험 방법 으로는 누전차단기 의 동작을 위한 전원을 공급한 상태에서 서지전압. 전류를 인가하였다.
외부로부터 침입하는 서지전압 및 전류에 대한 누전차단기 오동작 특성평가를 위하여 3종의 서지 발생장치를 제작하고, 국내외 시험규격에 의거 누 전차단기의 오동작 특성을 평가하였다.
따라서 규격에 적합한 서지전압 . 전류 인가 를 위하여 3종의 서지발생장치를 설계 . 제작하였다.
본 논문에서는 누전차단기의 동작원리 및 오동 작 원인을 분석하고, 국내외 규격을 적용하여 서지 전압. 전류에 대한 누전차단기의 오동작 특성을 평가하였다.
특성평가를 위하여 3종의 서지발생장치를 설계 . 제작하고, 시중에 사용되는 3개사의 제품을 시 료로 IEC 61009-1 및 KS C 4613에 규정된 충격파 부동작 특성시험을 수행한 결과 다음과 같은 결론 을 얻었다.
이 파형은 주로 에너지 내량에 대한 시험에 적용되는 파형으로 국내 규격에서는 전류에 대한 언급은 없으며, 국제규격 인 IEC 규격에만 정의되어 있는 시험항목이다. 진동성 서지전류에 대한 부동작 특성평가를 위하여 그림 4와 같이 0.5 佛 / 100 kHz 200 A를 발생할 수 있는 서지발생장치를 설계 . 제작하였다.
본 논문에서는 각종 서지전압 및 전류에 대한 누전차단기의 오동작 특성평가를 수행하였다. 특성평가를 위하여 3종의 서지발생장치를 설계 . 제작하고, 시중에 사용되는 3개사의 제품을 시 료로 IEC 61009-1 및 KS C 4613에 규정된 충격파 부동작 특성시험을 수행한 결과 다음과 같은 결론 을 얻었다.

대상 데이터

시험에 사용된 누전차단기는 동일한 동작 특성을 갖는 3개 제조사의 제품을 각각 3개씩 총 9개를 대상으로 하였으며, 특성을 표 1에 나타내었다. 시 험에 사용된 시료는 충격파 부동작형 고감도 누전 차단기로 내부회로 보호를 위한 서지 대책소자를 내장하고 있다.
오동작 특성평가에 사용된 누전차단기는 현재 시중에 사용되고 있는 30A급으로 3개사 제품을 각각 3개씩 사용하여 서지에 대한 오동작 특성을 평가하였다.

성능/효과

2. 0.5 俸 /100 kHz 진동성 서 지 전류 시험 결과, 시 험에 사용된 모든 시료에서 오동작이 발생하지 않았다.
3. 8 / 20 jis 3 kA 서지전류 인가시험에서는 C사의 제품만이 오동작을 발생시키지 않았으며, A사 와 B사의 제품은 낮은 전류인 IkA 이하에서 오 동작하는 경향을 나타내었다.
8/2。侬 서지 전류를 인가하였을 때 시험결과는 표 2와 같이 나 타났으며, 시험 대상 중 C사의 제품만 오동작이 발 생하지 않았다. A사와 B사의 제품은 시험 대상 3 종의 제품에서 모두 오동작이 발생하였고, 오동작 을 일으키는 전류의 크기도 IkA 이하의 비교적 낮은 범위에서 관측되었다. 실험결과로부터 절연 파괴가 일어나지 않는 전압 범위에서는 서지전류 의 크기가 작은 경우 누전차단기는 오동작을 일으 키지 않았으며, 전류의 크기가 대단히 큰 8/20“s 서지전류를 인가하는 경우에는 1개사 3개 제품을 제외한 6개의 시료에서 오동작이 발생하여 국내 KS C 규격은 만족하지만, 국외 IEC 규격은 만족하 지 못하는'것으로 나타났다.
서지전압 인가시험에서는 IEC 61009-1과 KS C 4613에 명시된 전압의 크기가 각각 다르므로 두 가지에 대한 시험을 수행하였다. 시험 결과 1.2 / 50侬 6kV, 7kV, 8kV에서 모두 오동작이 발 생하지 않아 국내외 시험 규격을 만족하였다.
실험결과로부터 비교적 낮은 서지전류가 인가되는 0.5 /zs / 100 kHz 진동 성 서지 전류에 대해서는 시험대상인 3개사 9개 제품 모두 오동작을 발생시 키지 않아 IEC 61009-1의 시험규격을 만족하였다. 이는 서지전류의 크기가 200A로 비교적 낮은 전 류값을 가지기 때문으로 판단된다.
A사와 B사의 제품은 시험 대상 3 종의 제품에서 모두 오동작이 발생하였고, 오동작 을 일으키는 전류의 크기도 IkA 이하의 비교적 낮은 범위에서 관측되었다. 실험결과로부터 절연 파괴가 일어나지 않는 전압 범위에서는 서지전류 의 크기가 작은 경우 누전차단기는 오동작을 일으 키지 않았으며, 전류의 크기가 대단히 큰 8/20“s 서지전류를 인가하는 경우에는 1개사 3개 제품을 제외한 6개의 시료에서 오동작이 발생하여 국내 KS C 규격은 만족하지만, 국외 IEC 규격은 만족하 지 못하는'것으로 나타났다.

후속연구

결론적으로 국내에서 판매되는 누전차단기는 국내 시험규격은 만족하나, 실제 누전차단기가 설치 되어 있는 전원계통에서 많이 발생하는 서지전류(8 /20侬)에 대하여는 오동작을 나타내므로 국제시 험규격을 만족하지 않음은 물론 실적용에 있어서 도 많은 오동작이 예측되므로 이에 대한 대책이 수 립되어야 한다.
이러한 실험결과로 볼 때 누전차단기의 오동작 에 직접적인 영향을 주는 것은 서지전류의 크기가 중요한 요소로 판단되며, 국내규격에도 서지전류 에 대한 부동작 특성시험 항목을 추가할 필요가 있을 것으로 사료된다.

참고문헌 (7)

대한전기협회, '전기관계법령집', 대한전기협회 출판부 2003. pp.197-198
日本電氣學會, '漏電しゃ斷器の動作信賴度とその向と上策', 電氣學會技術報告II部, No. 116, 1981, pp.11-95
R. Odenberg and B. J. Braskich, Measurements of Voltage and Current Surges on the AC Power Line in Computer and Industrial Environments', IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-104, No. 10. pp.2681-2688, 1985. 10

상세보기
KSC4613 : 누전차단기, 1994
IEC 61009-1 Residual current operated circuit - breakers with integral over current protection for household and similar uses - Part 1 : General rules, 1999
渡遠信公, '漏電遮斷器のサ？ジ誤動作に影響を及ぼす各種要因の實驗的檢討', 電氣學會妨電.高電壓硏究會？究資料, ED-89-116, pp. 107-116, 1989
IEC 61000-4-5 Testing and measurement techniques - Section5 : Surge immunity test 1999

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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