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논문 상세정보

전기화재 징후 감지를 위한 아크전류 파형분석에 관한 연구

A Study on Analysis of Arc Current Waveforms for Detection of Prognostics of Electrical Fires

초록

전류 돌입형, 비선형 및 전류 단속형 부하들은 정상작동 상태에서 아크 발생의 경우와 유사한 전류파형을 갖는다. 이러한 부하들에서 아크 검출기법을 정확하게 구현하기 위하여서는 아크 유무에 따른 전류파형의 전형적인 특징을 찾을 필요가 있다. 본 논문에서는 UL 1699의 직렬과 병렬 아크 발생장치들로 이러한 부하들에 마크를 발생시키고 시간 및 주파수 영역에서 아크 전류파형을 분석한다. 아크 실험의 분석결과를 통하여 아크 전류파형의 전형적인 특징은 시간영역에서는 영점전류의 처짐 현상이고 주파수영역에서는 60Hz 고조파 성분을 제외한 전대역의 주파수에 걸쳐서 스펙트럼 크기가 증가되는 것임을 보인다. 비선형 및 전류 단속형 부하들에서 시간영역보다는 주파수영역의 아크 전류의 특징이 보다 명확히 나타남을 보인다. 본 논문에서 제시된 아크 전류파형의 특징들은 아크 차단기 개발을 위한 기반자료로 활용될 것으로 기대된다.

Abstract

Several electrical loads such as inrush current, normal operation arcing and non-sinusoidal loads have normal current waveforms similar to arc waveforms. To detect arcs in such loads, therefore, it is necessary to analyze difference between current waveforms with or without arcs. In this paper, using apparatuses of arc generation in UL 1699, arcs are generated in these loads and, then, arc current waveforms are investigated in both the time and the frequency domains to find arc characteristics. This investigation shows that arc current signals have shoulders at some zero current points in the time domain and increment of spectrum magnitude in all over frequency domain. It also shows that the arc characteristics at normal operation arcing and non-sinusoidal loads are detected more easily in the frequency domain than in the time domain. This investigated arc characteristics are expected to be utilized as the basis of development of arc-fault circuit interrupters.

저자의 다른 논문

참고문헌 (9)

  1. J.J. Shea, 'Conditions for Series Arcing Phenomena in PVC Wiring', IEEE Trans. on Components and Packaging Technologies, Vol.30, Issue 3, Sept. pp.532-539(2007) 
  2. 최충석, 김동우, 김영석, 이기연, '고감도형 누전차단기 접점의 스위칭에 따른 아카 비산 특징', 한국화재소방학회 논문지, Vol.19, No.2, pp.75-80(2005) 
  3. UL standard for Safety for Arc-Fault Interrupters, UL 1699, First Ed., Feb. 26(1999) 
  4. National Electric Code (NEC)(2002) 
  5. 김창종, 노용호, '전기 화재 요인으로서의 스파크 신호 특성 분석', 한국조명전기설비학회, 추계학술대회논문집, pp.55-59(1997) 
  6. W. Wang, S. Liu, and J. E. Jones, 'Flux Cored Arc Welding : Arc Processing and Metal Transfer Characterization', Welding Journal, Vol.74, No.11. pp.369-377(1995) 
  7. 곽동걸, 신미영, 정도영 (2006), '아크 및 스파크 재해에 대한 누전찬기 트립을 위한 보조제어 전기안전 장치에 관한 연구', 한국화재소방학회 논문지, Vol.20, No.1, pp.71-76(2006) 
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  9. 송길목, 최충석, 김향곤, 김영석, 'AC 전류에 의해 용융된 나전선의 발열특성', 한국조명전기설비학회 논문지, Vol.20, No.1-2, pp.77-84(2006) 

이 논문을 인용한 문헌 (2)

  1. 송재용, 사승훈, 남정우, 김진표, 박남규 2011. "낙뢰로 인한 전기화재의 현장조사기법 연구" 한국화재소방학회 논문지= Fire Science and engineering, 25(1): 50~56 
  2. 오석용, 박영, 조용현, 이기원, 송준태 2011. "전차선로 전기적 특성 평가 시스템 구현" 전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, 24(6): 497~503 

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