최근 고품질의 정보통신서비스와 안정한 전력공급에 대한 사회적 요구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 뇌서지로부터 정보통신설비를 효과적으로 보호하는 대책을 제안하기 위해서 실규모 실험회로를 적용하여 여러 가지 설치조건에 따른 서지보호기의 보호효과를 실험적으로 조사하였다. 그 결과 전원계통의 접지방식, 분기회로의 수, 접지선의 배선방법 등에 따라 서지보호기의 보호효과는 크게 다른 것으로 밝혀졌다. 정보화 기기용 서지보호기를 설치하는 경우, 전원선과 통신선을 포함하는 공통접지방식과 접지선을 전원선과 일괄하여 금속관 내에 배선하는 것이 서지보호기의 서지차단성능의 향상에 가장 효과적이었다.
최근 고품질의 정보통신서비스와 안정한 전력공급에 대한 사회적 요구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 뇌서지로부터 정보통신설비를 효과적으로 보호하는 대책을 제안하기 위해서 실규모 실험회로를 적용하여 여러 가지 설치조건에 따른 서지보호기의 보호효과를 실험적으로 조사하였다. 그 결과 전원계통의 접지방식, 분기회로의 수, 접지선의 배선방법 등에 따라 서지보호기의 보호효과는 크게 다른 것으로 밝혀졌다. 정보화 기기용 서지보호기를 설치하는 경우, 전원선과 통신선을 포함하는 공통접지방식과 접지선을 전원선과 일괄하여 금속관 내에 배선하는 것이 서지보호기의 서지차단성능의 향상에 가장 효과적이었다.
Recently, there are increasing social needs for stable supply of electric power and securing high quality of information and communication services. In this work, to propose the effective protection countermeasures of information-oriented equipments against lightning surges, the protection effects o...
Recently, there are increasing social needs for stable supply of electric power and securing high quality of information and communication services. In this work, to propose the effective protection countermeasures of information-oriented equipments against lightning surges, the protection effects of surge protective devices(SPDs) were experimentally investigated using actual-sized test circuits in various installation conditions. As a result, it was found that the protection effect of SPDs is quite different depending on the factors, such as the grounding system of power source, numbers of branch circuits, wiring method of grounding leads, and etc. In case of installing SPDs for information-oriented equipments, including all electric power lines and communication lines, the common grounding should be the most effective. Wiring method containing grounding leads with power lines in metal conduit is suitable to improve the surge cutoff performance of SPDs.
Recently, there are increasing social needs for stable supply of electric power and securing high quality of information and communication services. In this work, to propose the effective protection countermeasures of information-oriented equipments against lightning surges, the protection effects of surge protective devices(SPDs) were experimentally investigated using actual-sized test circuits in various installation conditions. As a result, it was found that the protection effect of SPDs is quite different depending on the factors, such as the grounding system of power source, numbers of branch circuits, wiring method of grounding leads, and etc. In case of installing SPDs for information-oriented equipments, including all electric power lines and communication lines, the common grounding should be the most effective. Wiring method containing grounding leads with power lines in metal conduit is suitable to improve the surge cutoff performance of SPDs.
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문제 정의
대한 연구결과가 보고되었대5]. 따라서 정보통신기기를 비롯하여 가정용 전자기기에 대한 효과적인 뇌서지 보호대책의 제안을 목적으로 서지 보호기의 보호효과에 대한 접지의 역할, 전원선의 접지방식에 따른 뇌서지보호기의 설치기법 등 시스템적으로 뇌서지보호기를 설치하는 기법에 대하여 실증적인 실험연구를 수행하였다.
본 연구에서는 전원선을 통하여 침입하는 뇌 서지에 대해 분전반에 설치하는 서지보호기의 접지저항, 접지방식 및 공통접지선의 시설방법이 정보통신기기의 뇌서지 보호효과에 미치는 영향을 평가하였다. 또한 분기회로의 수에 대한 뇌서지의 이행양상을 분석하고, 서지보호기의 설치기법과 효능, 접지방식에 따른 보호효과를 평가하여 효과적인 뇌 서지 보호기의 설치기법을 제안하였다.
전원선을 통하여 입사하는 뇌서지로부터 정보통 신설비를 효과적으로 보호하기 위한 SPD의 설치기법에 따른 보호효과에 대한 실험적 연구를 수행한바 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
평가하였다. 또한 분기회로의 수에 대한 뇌서지의 이행양상을 분석하고, 서지보호기의 설치기법과 효능, 접지방식에 따른 보호효과를 평가하여 효과적인 뇌 서지 보호기의 설치기법을 제안하였다.
옥내배선을 모의하여 저압 분전반을 시설하고, 4 개의 분기회로의 실험회로를 구성하였다. 각 분기 회로는 22 [mm] 전선관 내에 2.
0 [mnf] 전선을 인입하여 20 [m] 길이의 배선을 시설하였대:6]. SPD로는 제한전압 750 [V]의 ZnO바리스터를 사용하고, 임펄스전압 및 전류는 고전압 프로브와 대전류 측정용 전류 프로브로 검출하고, 디지털 축적형 오실로스코프로 측정하였다. 측정회로는 실험조건별로 다르므로 각각의 실험조건마다 별도로 나타내었다.
그림 1에 나타낸 바와 같이 전자기 기 앞단 SPD의 접지저항을 10 [Q]으로 일정하게 하고, 분전반에 설치된 SPD의 접지저항을 1, 5, 10, 25, 50, 100, 200, 500 [Q]으로 변화시키면서 입사서지전압에 대한 제한전압과 방전전류를 측정하였다. 또한 전원선과 통신선의 SPD가 독립접지된 경우와 공통접지(그림 1 에서 G선 연결)된 경우에 전자기기측으로 전파되는 뇌 서지 전류의 비를 평가하였다.
방전전류를 측정하였다. 또한 전원선과 통신선의 SPD가 독립접지된 경우와 공통접지(그림 1 에서 G선 연결)된 경우에 전자기기측으로 전파되는 뇌 서지 전류의 비를 평가하였다.
그림 1의 실험회로를 사용하였다. 다만 공통접지선이 전원선과 동일한 금속관 내에 배선된 경우와 구조체 또는 다른 금속체를 이용한 것과 같이 개별로 배선된 경우를 모의하여 평가하였다.
분전반의 전력량계 앞단에 뇌서지가 침입하였을 경우 분기회로의 수가 뇌서지 전파에 미치는 영향을 조사하였다. 분기회로의 길이는 20 [m]이고, 분기회로의 말단에는 SPD가 설치되어 있는 전자기기를 사용하는 것을 모의하였다.
대상 데이터
본 연구에 적용한 실험회로는 인입용 분전반을 앞단에서 서지가 입사되고, 분전반에 설치한 SPD와 분기 회로 말단에 설치 한 SPD의 동작특성을 평가하기 위한 것으로 위범주를 분류할 때 ANSI/IEEE C62.41 에 따르면 B, C영역에, 그리고 IEC 60664에 따르면 m, IV범주에 속한다. 이 범주에서 서지 시험 전압과 전류 파형은 가각 1.
성능/효과
나타내었다. 특히 전자기기의 앞단에 설치한 SPD의 제한전압 파형이 비교적 완만하게 상승하는 것으로 나타났다. 전원선용 SPD의 접지저항의 변동에 따른 제한전압 특성을 그림 7에 나타내었다.
전원선용 SPD의 접지저항의 변동에 따른 제한전압 특성을 그림 7에 나타내었다. 공통접지선을 설치 방법 두 가지 경우 모두 분전반에 설치된 SPD의 접지저항이 증가함에 따라 전자기기 앞단에서 전원선과 대지간의 전압은 상승하였고, 공통접지선을 전원선을 따라 동일 전선관 내에 시설한 방법이 독립적으로 시설하는 것보다 전원선-접지 사이의 전압이 낮게 나타났다. 이처럼 전자기기에 인가되는 전압이 낮게 나타나는 이유는 옥내배선과 공통접지선이 함께 있는 것이 전자결합에 의해 양자의 전압차를 억제하는 효과가 보다 크게 나타난 것으로 보인다[7-9].
1: 인가전압 2: MOV단자전압 3: 전체 인가전류 4: 1번 분기회로의 전류 R1: 2번 분기희로의 전류 R2: 3번 분기희로의 전류 R3: 4번 분기희로의 전류전전류는 감소하였다.
전원선의 분기회로의 수가 증가할수록 분기 회로의 임피던스가 작아지는 효과로 인해 조합형 서지 전류 발생장치의 특성상 전체 전류는 증가하였으나, 특정의 한 분기회로에 흐르는 뇌서지전류는 감소함에 따라 특정 분기회로에 설치되어 있는 전자기기의 뇌 서지전압은 감소하여 전자기기 보호소자의 책무경감에 효과가 있음을 알 수 있었다.
즉 대용량의 SPD를 간선에 설치하는 것보다는 소용량의 SPD를 분기회로마다 적절히 배치하여 설치하는 것이 보다 효과적이다.
(1) 전원선과 통신선용 뇌서지보호기를 공통접지 방식으로 시설하는 것이 전원선과 통신선 사이 전압이 가장 낮게 나타났다.
(2) 공통접지선을 전원선과 동일한 전선관에 시설하는 것이 뇌서지보호대책에 효과적이다.
(3) 동일한 동작개시전압을 가지는 SPD라 하더라도 분기회로의 수가 증가함에 따라 제한전압은 낮아진다. 향후 통합적인 뇌 서지 보호 시스템의 구축에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이 요망된다.
후속연구
낮아진다. 향후 통합적인 뇌 서지 보호 시스템의 구축에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이 요망된다.
참고문헌 (9)
B. Richter, 'Surge Protective Devices for Low-Voltage Power Distribution Systems, -The New IEC- Standard and First Experience with It', Proc, 23rd ICLP, Paper No.7C-1, pp764-767. 1998
R. B. Standler, 'Protection of Electronic Circuits from Ocerxottages', John Wiley & Sons, lnc., First edition, New York. pp.3-33, 1989
T. Otsuka, K. lvIaezaki. 'Experirrental study of lightning surge current condition of low-voltage distribution line and house wires.', 電氣學會電力.エネルギ一部門大會, 電氣設備學會, pp.21-27, 2000
K. Nakada, S. Shirrada, N. ltarroto, H. Sugimoto, H. Arai & Asakawa, 'Lightning Protection Methods for customer's Facility Using Common Grounding Wire'. 電氣學會電力.エネルギ一部門大會, 電氣設備學會, pp.417-423, 2001
K. Nakada, H. Sugimoto, S. Shimada, Y. Asaoka & A Asakawa, 'Countermeasures for controlling lightning-caused overvoltage on indoor wiring with communication line', 電氣學會電力.エネルギ一部門大會, 電氣設備學會, pp.7-13, 2001
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