[논문]저압 배전선로의 누전 및 배선용 차단기의 오동작 방지를 위한 고속형 전기안전 보호장치

곽동걸; 정도영

저압 배전선로의 누전 및 배선용 차단기의 오동작 방지를 위한 고속형 전기안전 보호장치
Electric Safety Protection Device of High Speed for Incapable Operation of ELB and MCCB Using the Low Voltage Distribution Line 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.56 no.11, 2007년, pp.1925 - 1929

곽동걸 (강원대 방재기술전문대학원) , 정도영 (강원대 방재기술전문대학원)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper is studied on a novel Electric Safety Protection Device (ESPD) of high speed for incapable operation of Earth Leakage Circuit Breaker (ELB) and Molded_case Circuit Breaker (MCCB) using the low voltage distribution line. The major causes of electrical fire are classified to short circuit fault, overload fault, electric leakage and electric contact failure. The occurrence factor of the fire is electric arc or spark accompanied with electrical faults. Residual Current Protective Device (RCD), that is ELB and MCCB, of high sensitivity type used at low voltage wiring cuts off earth leakage and overload, but the RCD can't cut off electric arc or spark to be a major factor of electrical fire. As the RCDs which are applied low voltage distribution panel are prescribed to rated breaking time about 30[ms] (KS C 4613), the RCDs can't perceive to the periodic electric arc or spark of more short wavelength level. To be improved on such problem, this research development is proposed to a novel ESPD of high speed to trip of distribution line on electric arc or spark due to electrical fire. Some experimental results of the proposed ESPD are confirmed to the validity of the analytical results.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 전기화재에 기인되는 아크나 스파크 그리고 순간 단락 사고에 대해 고속 고정 밀로 트립 차단하는 전기안전 보호장치를 제안하고 제안된 장치의 이론적 해석과 실험측정을 통해 그 타당성을 입증하고자 한다.
본 논문에서는 제어원리가 간단하고 고속의 반도체 소자들과 리드스위치의 고정밀 응답특성을 이용한 전기안전 보호장치에 대해 연구되었다. 제안된 전기안전 보호장치는 전기화재의 주요원인이 되는 순간단락사고, 선로노후 및 접속접촉 불량에 의한 아크 및 스파크발생에 대해 기존의 차단기로는 차단이 불가능한 문제점들을 개선하는 특징이 있었다.

제안 방법

고장전류 센서로 사용된 리드스위치는 외부 자계의 간섭을 없애기 위해 원통형 PVC 자성체를 적용시켰고, 리드 스위치 감도전류 설정은 고장전류의 크기를 감안하여 약 100 AT을 기준해서 2turn으로 설계하였다. 그리고 화재의 위험성이 저조한 유도성부하의 개폐시나 뇌임펄성 서어지(충격파) 등 주기가 2ms 이하의 속류성 전기신호에 대해서 제안한 보호장치의 차단동작을 방지하기위해서 릴레이 RL1 을 동작 시간이 3ms~5ms인 소자로 선정하였다.
또한 제안된 보호장치는 제어원리가 간단하고 고속의 반도체소자와 리드스위치의 고정밀 응답특성을 이용한 구조로 설계되어 그 신뢰성이 증대된다.
본 실험을 위한 인위적인 아크발생 시뮬레이터는 AC220v부하단 선간에 탄소저항(색저항) 6.80kΩ/0.25W를 순간 단락 시켜 저항체의 순간적인 폭발로 인해 발생되는 불꽃방전으로 유도하였다.
능을 확인하기 위한 분석 파형이 다. 인위적인 접촉 불량사고는 AC 220V 부하선로 말단의 두 나선을 접촉시키고 그사이에 염수(鹽水)에 적신 종이를 끼워 넣어 순간적인 접촉 불량을 유도하여 사고 시뮬레이터를 실행하였다,
회로도를 그림 5에 나타낸다. 제안한 전기안전 보호장치의 회로구성은 교류전원 공급단자 T1 과 T2, 부하단 출력단자 T3과 T4, 회로의 직류전원 공급을 위한 다이오드 정류회로부, 부하전류 차단용 릴레이 RL1 과 접점 P1, 릴레이 구동용 반도체 스위치 SCR과 TR, 그리고 고장전류 검출용 전류센서부 RL2/P2 (고정밀 reed switch)로 구성된다.

대상 데이터

기준해서 2turn으로 설계하였다. 그리고 화재의 위험성이 저조한 유도성부하의 개폐시나 뇌임펄성 서어지(충격파) 등 주기가 2ms 이하의 속류성 전기신호에 대해서 제안한 보호장치의 차단동작을 방지하기위해서 릴레이 RL1 을 동작 시간이 3ms~5ms인 소자로 선정하였다.
그림 4는 인위적인 순간단락사고 시뮬레이터를 통한 아크 전류에 대한 누전차단기의 동작유무를 확인하기위한 측정 파형이다, 실측에 사용된 누전차단기(RCD)는 한국산업규격(K SC₄₆13)에 준해 제작된 인증제품으로 단상2선식 110/220V, 정격전류 30A, 정격감도전류 30mA, 정격동작시간 30ms, 정격차단용량 2.5kA의 단락(과부하)보호겸용 고감도형 누전차단기 를 사용하였다. 그림 4(a), (b)는 순간단락사고에 의 한두 세개의 높은 아크전류가 발생한 경우이고, 그림 4(c), (d) 는 한 개의 높은 아크전류가 발생한 경우이다.

이론/모형

리드스위치의 내부자속은 배선코일의 권선수, 전류, 철심의 크기와 투자율에 의해 정해진다. 자속의 세기는 식 (1)의 비오-샤바르(Biot-Savart) 법칙을 이용하여 구할 수 있다.

성능/효과

동작특성을 보였다. 그 외 수 차례에 걸친 다양한 실측 분석을 통해서도 제안된 보호장치는 매우 우수한 동작 성능을 가졌다.
그림 10의 접촉불량사고에 대한 동작특성 분석 파형에서 순간 접촉불량에 의한 전류 최대치 약 350-410A, 주기 3〜 5ms의 임펄스성 스파크전류에 대해 제안된 전기안전 보호장치는 각 경우 모두 고속, 고정밀로 회로를 차단시키는 우수한 동작특성을 보였다. 그 외 수 차례에 걸친 다양한 실측 분석을 통해서도 제안된 보호장치는 매우 우수한 동작 성능을 가졌다.
그림 9의 순간단락사고에 대한 동작특성 분석파형을 보면, 순간 단락전류 최대치 약 380〜400A, 주기 5〜8ms의 임펄스 성 아크전류에 대해 제안된 전기안전 보호장치는 각 경우 모두 고속, 고정밀로 회로를 차단시키는 우수한 동작 특성을 보였다.
이것은 RCD의 차단동작시간 (30ms)보다 더욱 짧은 주기의 아크전류에 대해서 RCD는 차단기능을 감지하지 못한 결과이다. 또한 전기사고에 대한 고장전류들을 분석해보면, 고장전류의 순시최대치는 크나 그 실효치가 적으며, 생성 주기가 매우 짧아 차단기의 차단기능이 상실되는 결과를 가져온다.
보호장치의 속응성과 신뢰성이 증대되었다. 또한 제안된 전기안전 보호장치는 차단동작시간이 약 3ms〜 10ms로 기존의 RCDs보다 아주 빠른 동작시간을 가졌으며, 사고 발생 시뮬레이터에 의한 실측 특성분석을 통해 그 실용성이 입증되었다. 또한 보호장치의 구조와 제어방식이 간단하여 소형 경량으로 설계제작이 가능하였고 자체 차단기능을 가지고 있어 매입형 콘세트나 외부 멀티콘센트 또는 각종 전기전자기기 및 통신기기 등에 내장되어 각종 전기사고에 대해 신속하고 정확히 전기회로를 차단시켜 전기화재 및 전기재해를 예방할 것으로 기대된다.
대해 연구되었다. 제안된 전기안전 보호장치는 전기화재의 주요원인이 되는 순간단락사고, 선로노후 및 접속접촉 불량에 의한 아크 및 스파크발생에 대해 기존의 차단기로는 차단이 불가능한 문제점들을 개선하는 특징이 있었다.
제안한 시스템의 고장전류 검출센서로 응답특성과 내구력이 우수한 리드스위치를 사용하였으며, 그 결과 실측 분석을 통해 보호장치의 속응성과 신뢰성이 증대되었다. 또한 제안된 전기안전 보호장치는 차단동작시간이 약 3ms〜 10ms로 기존의 RCDs보다 아주 빠른 동작시간을 가졌으며, 사고 발생 시뮬레이터에 의한 실측 특성분석을 통해 그 실용성이 입증되었다.

후속연구

또한 제안된 전기안전 보호장치는 차단동작시간이 약 3ms〜 10ms로 기존의 RCDs보다 아주 빠른 동작시간을 가졌으며, 사고 발생 시뮬레이터에 의한 실측 특성분석을 통해 그 실용성이 입증되었다. 또한 보호장치의 구조와 제어방식이 간단하여 소형 경량으로 설계제작이 가능하였고 자체 차단기능을 가지고 있어 매입형 콘세트나 외부 멀티콘센트 또는 각종 전기전자기기 및 통신기기 등에 내장되어 각종 전기사고에 대해 신속하고 정확히 전기회로를 차단시켜 전기화재 및 전기재해를 예방할 것으로 기대된다.
제안한 ESPD는 자체 차단기능을 가지고 있어 매입형 콘센트나 외부의 멀티콘센트 또는 각종 전기전자기기 및 통신기기에 내장되어 각종 전기사고에 대해 신속하고 정확히 회로를 차단시켜 전기화재 및 전기재해를 예방할 수 있는 효과가 기대된다. 그림 8은 본 연구에서 제안한 ESPD를 기존에 주로 사용되는 멀티콘센트에 내장한 외형도를 나타낸다.

참고문헌 (9)

행정자치부, '2006년도 화재통계연보', 2006
한국전기안전공사, '전기재해 통계분석', 2005
R. N. Anderson, 'What Came First? The Arc Bead or the Fire?', EC&M 100, pp.20-21, 2001
V. Babrauskas, 'Fire due to Electric Arcing: Can 'Cause' Beads Be Distinguished from 'Victim' Beads by Physical or Chemical Testing?', Fire and Materials 2003, Interscience Communications Ltd., pp. 189-201, 2003
한국공업규격, KS C 4613, 한국표준협회
새턴정보통신 부설연구소, '부하별 아크, 스파크 사고데이터 및 분석 보고서', 2002
곽동걸, 정도영, 신미영, '아크 및 스파크 재해에 대한 누전차단기 트립을 위한 보조제어 전기안전장치에 관한 연구', 한국화재소방학회논문지, Vol. 20, No. 1, pp.7176, 2006

원문보기 상세보기
최충석 외, '고감도형 누전차단기 접점의 스위칭에 따른 아크 비산 특성', 한국화재소방학회논문지, Vol. 19, No. 2, pp. 63-68, 2005

원문보기 상세보기
최규하 외, '차단기류 오동작 분석을 위한 전원왜형장치 설계 및 개발', 전력전자학회논문지, Vol. 11, No. 5, pp. 480-488, 2006

원문보기 상세보기

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

저압 배전선로의 누전 및 배선용 차단기의 오동작 방지를 위한 고속형 전기안전 보호장치
Electric Safety Protection Device of High Speed for Incapable Operation of ELB and MCCB Using the Low Voltage Distribution Line 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

저압 배전선로의 누전 및 배선용 차단기의 오동작 방지를 위한 고속형 전기안전 보호장치 Electric Safety Protection Device of High Speed for Incapable Operation of ELB and MCCB Using the Low Voltage Distribution Line 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

저압 배전선로의 누전 및 배선용 차단기의 오동작 방지를 위한 고속형 전기안전 보호장치
Electric Safety Protection Device of High Speed for Incapable Operation of ELB and MCCB Using the Low Voltage Distribution Line 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper