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전기화재 방지를 위한 아크고장 판단기법에 대한 연구
The Arc Fault Determination Method for the Electric Fire Prevention 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.3 no.4, 2008년, pp.260 - 265  

고윤석 (남서울대학교 전자공학과)

초록
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수용가 시스템에서 발생하는 아크고장은 전기화재의 직접적인 원인이 되지만 기존의 고장검출 메커니즘으로는 확인이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 전기화재의 주 원인이 되고 있는 아크고장의 원인을 분석하고 아크고장 기본 검출 메커니즘을 설계하였다. 또한 아크고장 판단의 정확도를 제고시킴으로써 오동작을 최소화할 수 있는 신호처리 기반의 아크고장 판단 방법론을 제안하였다. 끝으로, 하나의 돌입전류에 대해 이산 프리에 변환(DFT)과 이산 웨이블릿 변환(DWT)을 적용, 그 특성을 분석함으로써 신호척리 기반 고장판단 기법의 적용 방법론을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The arc-fault occurring in the customer system becomes the direct cause of electric fire. However, it is very difficult to identify the arc-fault using the existing fault detection mechanism because the magnitude of the fault current is very small. Accordingly, this paper analyzes the causes of arc ...

주제어

#Arc Fault   #Digital Electrical Switchgear   #Electric Fire   #Customer Electric System  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그림들을 통해서 DFT, DWT 그리고 전압, 전류 샘플 간 difference를 분석하는 방법론을 연구하였다. 따라서 아크 파형을 포함한 다양한 부하파형들에 대해서 제안된 방법론을 적용하는 경우 상이한 특징들을 보이기 때문에 특징점을 분석함으로서 아크고장의 판단 능력을 제고할 수 있는 기반기술을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
  • 본 연구에서는 DFT/DWT기반의 아크고장 판단 방법론을 확립하기 위해 돌입전류 파형에 DFT/DWT를 적용하여 분석하고자 하였다. 그러나 현재 아크파형 발생기 설계단계 있어 돌입전류 파형을 기반으로 제안된 방법론을 검토한다.
  • 본 연구에서는 아크고장 판단 방법론을 여구하기 위해서 먼저 다양한 전류파형에 대한 사례를 조사하였다. 그림 3은 전류파형 사례를 보인다.
  • 본 연구에서는 아크고장의 판단 방법론을 효율적으로 확인하기 위해 AFCI 시험방법 및 판단기준을 분석하였다. 표 1은 AFCI 시험방법 및 판단기준에 대해서 설명한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
미국 USFA의 보고에 의하면 매년 미국 내 주택에서 몇 건의 전기 아크 화재가 발생하고 있는가? 우리나라의 경우는 정확한 통계 데이터가 보고되지 않고 있지만, 미국 USFA(United Ststes Fire Administration)의 보고에 의하면 매년 미국 내 주택에서 67,800건의 전기 아크 화재가 발생하고 있으며 이로 인해 희생자 485명, 부상자 2,300명 그리고 8,680억원 정도의 재산손실이 보고되고 있다. 그러므로 수용가 측면에서는 아크고장을 정확하게 인식, 차단함으로서 전기사용의 안전성성을 획기적으로 제고할 수 있는 아크고장 판단기술 개발이 시급히 요구되고 있다[1-7].
주택에서 전기사용의 안전성을 확보하기 위해 무엇이 설치되는가? 그리고 수전된 전기를 주택의 구조와 부하특성에 맞게 배치되는 각 분기선로에 나누어 공급하게 된다. 그리고 전기사용의 안전성을 확보하기 위해 MCCB와 ELCB가 설치된다. 그림 1은 일반적인 저압 수용가 시스템의 침실에 대한 분기선로들에 대한 전기 배선 구성을 보인다[8].
AFCI의 목적은? 그러므로 수용가 측면에서는 아크고장을 정확하게 인식, 차단함으로서 전기사용의 안전성성을 획기적으로 제고할 수 있는 아크고장 판단기술 개발이 시급히 요구되고 있다[1-7]. 이러한 추세에 적극적으로 대응하기 위해 미국 UL은 1999년 2월에 아크가 발생했을 때, 아크의 특이한 특성을 인식하고 그 회로를 차단하는 것을 목적으로 하는 AFCI를 규정, 2002년 주택 침실에 설치되는 125V, 단상 15 및 20A 콘센트(outlet)들에 전기를 공급하는 모든 분기 선로들에 분기/피더 타입 AFCI를 설치할 것을 법제화하였다. 그리고 2008년 2월부터는 적용영역을 더욱 확장하여 침실, 거실, 주방, 서재, 일광욕실, 벽장, 현관 또는 이와 유사한 룸이나 지역에 설치되는 15-20A 분기회로에 직병렬 아크를 인식, 차단할 수 있는 콤비네이션 타입 AFCI를 설치할 것을 규정하고 있다[8].
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