[논문]전기화재 예방을 위한 낙뢰 및 써지 보호시스템 개발에 관한 연구

곽동걸

[국내논문] 전기화재 예방을 위한 낙뢰 및 써지 보호시스템 개발에 관한 연구
A Study on Development of Lightning and Surge Protection System for Electrical Fire Prevention 원문보기

곽동걸 (한중대학교 전기전자공학과)

최근 기상이변으로 인한 낙뢰 및 써지의 발생빈도가 증가하고 있으며, 이에 따른 피해규모도 해마다 증대되고 있는 실정이다. 이들을 해결하기위한 보호시스템 개발이 다국적 관심분야로 대두되고 있다. 본 논문에서는 낙뢰와 전력 통신시스템에서 발생하는 각종 써지를 억제하기위한 새로운 구조의 보호시스템을 제안한다. 종래의 써지 보호장치들은 써지전류를 접지로 흘리는 구조로 설계되어 낙뢰, 송배전선로의 지락 및 혼촉 등 써지전류가 클 경우에 상승된 대지전위로 인해 전자 통신장비 및 기기들에 2차적 피해요인을 가져오는데 비해, 제안된 보호시스템은 대지전위의 상승을 억제하는 구조로 설계되어 2차적 피해가 발생하지 않는 이점이 있다. 개발된 써지 보호시스템의 실용성이 다양한 사고발생 시뮬레이터에 의해 입증된다.

The occurrence frequency of lightning and surge from the weather accident is increasing recently, which the damage scale have been enlarged every year. A protection system development to solve these problems have been risen to a multinational concern field. In this paper, a novel protection system is proposed to restrain lightning and various surges which happen in electricity and communication equipment. The proposed protection system is designed to the structure to restrain the rise of the earth potential which is become to the problem of conventional protection system. The secondary damage as a result does not happen. The practicality of the developed surge protection system is proved through various accident occurrence simulator.

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문제 정의

본 논문에서는 낙뢰와 전력?통신시스템에서 발생하는 각종 써지를 억제하기 위한 고속 고신뢰성의 써지 보호 시스템을 제안한다. 또한 종래의 써지 보호장치들은 써지전류를 접지로 흘리는 구조로 설계되어 낙뢰, 송배전선로의 지락 및 혼촉 등써지전류가 클 경우에 상승된 대지전위로 인해 전자? 통신장비 및 기기들에 2차적 피해요인을 가져오는데 비해, 제안된 보호 시스템은 대지전위의 상승을 억제하는 구조로 설계되어 2차적 피해가 발생하지 않는다.
본 논문에서는 상기의 문제점을 보완하기 위하여 새로운구조의 보호 시스템을 제 안 한다. 제 안 한 보호 시스템은 먼저 낙뢰 및 써지전류가 클 경우 대전 전압의 상승을 억제시키는 구조로 설계되어 안정된 전압을 유지하여 선로 및 부하측 장비들을 보호시키며, 약한 써지 및 노이즈에 대해서도 우수한 필터특성으로 인한 통신 신호의 대역을 확보 시켜 각종.
본 논문에서는 낙뢰와 전력 .통신시스템 에서 발생하는 각종 써지를 억제하기 위한 고속 고신뢰성의 써지 보호 시스템 개발에 대해 연구되었다. 새롭게 제안된 보호 시스템의 구성은 간단하고 저가로 개발이 가능하였으며 소형 경량의 구조로써 설치와 보수가 용이한 이점이 있다.
본 논문에서는 낙뢰와 전력?통신시스템에서 발생하는 각종 써지를 억제하기 위한 고속 고신뢰성의 써지 보호 시스템을 제안한다. 또한 종래의 써지 보호장치들은 써지전류를 접지로 흘리는 구조로 설계되어 낙뢰, 송배전선로의 지락 및 혼촉 등써지전류가 클 경우에 상승된 대지전위로 인해 전자? 통신장비 및 기기들에 2차적 피해요인을 가져오는데 비해, 제안된 보호 시스템은 대지전위의 상승을 억제하는 구조로 설계되어 2차적 피해가 발생하지 않는다.

제안 방법

본 연구에서 개발된 보호시스템은 낙뢰와 전력 . 통신시스템에서 발생하는 다양한 써지를 억제시켜 인명 및 전기재해를 감소시킬 것으로 기대된다.
새로운구조의 보호 시스템을 제 안 한다. 제 안 한 보호 시스템은 먼저 낙뢰 및 써지전류가 클 경우 대전 전압의 상승을 억제시키는 구조로 설계되어 안정된 전압을 유지하여 선로 및 부하측 장비들을 보호시키며, 약한 써지 및 노이즈에 대해서도 우수한 필터특성으로 인한 통신 신호의 대역을 확보 시켜 각종.통신피해를 저감시키는 이점이 주어진다.
제안된 낙뢰 및 써지 보호 시스템을 제작하여 다양한 사고발생 시뮬레이터를 통한 실측 특성 분석을 하였다. 제작 및 실측에 사용된 보호 시스템 의회로 정수들을 Table 1에 나타낸다.
전자? 통신장비 및 기기들에 2차적 피해요인을 가져오는데 비해, 제안된 보호 시스템은 대지전위의 상승을 억제하는 구조로 설계되어 2차적 피해가 발생하지 않는다. 또한 미약한 써지 또는 노이즈에 대해서도 우수한 필터 특성으로 인한 통신 신호의 대역을 확보시켜 통신 노이즈를 감소시키고 각종 통신피해를 저감시키는 이점이 있다.

성능/효과

이를 입증하기 위한 한국산업규격 진동파내성시험 방법에 기초한 링 웨이브 형태의 써지신호(20kV 60A) 인가 시 제안된 써지보호시스템은 우수한 출력 특성을 나타냈으며, 형광등 부하 등 다양한 사고 발생 시뮬레이터를 통해서도 유입된 써지를 확연히 감쇠시키는 특성을 가졌다. 또한 0~ 100k虹z의 정현파 신호 입 력시 2k田 에서 감쇠 가시 작되어 약 4.5kHz에서 약 50%가 감쇠하였고 30kHz에서 거의 필터링 되는 우수한 특성을 보였다.
새롭게 제안된 보호 시스템의 구성은 간단하고 저가로 개발이 가능하였으며 소형 경량의 구조로써 설치와 보수가 용이한 이점이 있다. 또한 제안된 보호 시스템은 종래의 써지 보호장치들에서 나타나는 대지전위 상숭에 따른 2차적 피해가 발생하지 않았으며, 각종 써지 및 노이즈에 대해서도 우수한 필터특성을 보였다. 이를 입증하기 위한 한국산업규격 진동파내성시험 방법에 기초한 링 웨이브 형태의 써지신호(20kV 60A) 인가 시 제안된 써지보호시스템은 우수한 출력 특성을 나타냈으며, 형광등 부하 등 다양한 사고 발생 시뮬레이터를 통해서도 유입된 써지를 확연히 감쇠시키는 특성을 가졌다.
7에 나타낸다. 발생된 써지신호는 500 kH也 이상 폭넓게 분포되어 있었으며, 특히 200kHz 정도에서 가장 높게 나타났다. 이 대역의 써지는광대역 주파수의 통신데이터에 인가 시 큰 문제점이 발생할 것으로 고려된다.
8에 나타낸다. 분석 결과 써지신 호가 1/20 정도 감쇠된 우수한 줄력특성을 보였다.
통신시스템 에서 발생하는 각종 써지를 억제하기 위한 고속 고신뢰성의 써지 보호 시스템 개발에 대해 연구되었다. 새롭게 제안된 보호 시스템의 구성은 간단하고 저가로 개발이 가능하였으며 소형 경량의 구조로써 설치와 보수가 용이한 이점이 있다. 또한 제안된 보호 시스템은 종래의 써지 보호장치들에서 나타나는 대지전위 상숭에 따른 2차적 피해가 발생하지 않았으며, 각종 써지 및 노이즈에 대해서도 우수한 필터특성을 보였다.
또한 제안된 보호 시스템은 종래의 써지 보호장치들에서 나타나는 대지전위 상숭에 따른 2차적 피해가 발생하지 않았으며, 각종 써지 및 노이즈에 대해서도 우수한 필터특성을 보였다. 이를 입증하기 위한 한국산업규격 진동파내성시험 방법에 기초한 링 웨이브 형태의 써지신호(20kV 60A) 인가 시 제안된 써지보호시스템은 우수한 출력 특성을 나타냈으며, 형광등 부하 등 다양한 사고 발생 시뮬레이터를 통해서도 유입된 써지를 확연히 감쇠시키는 특성을 가졌다. 또한 0~ 100k虹z의 정현파 신호 입 력시 2k田 에서 감쇠 가시 작되어 약 4.
4는 한국산업규격 진동 파 내성시험 방법에 기초해서 인가된 링 웨이브 형태의 써지신호(20kY 60A) 입력시에 제안된 보호시스템의 출력 특성을 나타내고 있다. 진폭 2800Vp-p의 큰 임펄스성 써지신 호에 대해 제안된 보호 시스템은 첨두치를 완전히 상쇄시키는 우수한 특성을 보였다.
9에 보인다. 출력특성은 2蛙1Z 에서 감쇠 가시 작되어 약 4.5kHz에서 약 50%가 감쇠하였으며, 또한 30kMz에서 거의 감쇠가 되었음을 알 수 있었다.

후속연구

또한 미약한 써지 또는 노이즈에 대해서도 우수한 필터 특성으로 인한 통신 신호의 대역을 확보시켜 통신 노이즈를 감소시키고 각종 통신피해를 저감시키는 이점이 있다. 다양한 사고 발생 시뮬레이터와 특성 분석을 통해 개발된 써지보호시스템의 실용성이 입증된다.
. 통신시스템에서 발생하는 다양한 써지를 억제시켜 인명 및 전기재해를 감소시킬 것으로 기대된다.

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