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논문 상세정보

초록

전력계통에서 아크현상이 원인이 되는 전기화재는 전기제품의 사용증가에 따라 급증하고 있으나, 이들 사고를 방지할 수 있는 확립된 방법은 없다. 이들 배경에서 본 논문은 공기조화기에서 직렬아크 검출 기술과 장치에 대한 실험적 결과에 대해 기술하였다. 공기조화기의 불완전한 접속부에서 발생하는 직렬아크를 모의하고, 주파수 스펙트럼을 FFT로 분석한 결과, 190 kHz~250 kHz와 900 kHz~1.6 MHz 에 존재함을 알 수 있었다. 저역차단주파수가 170 kHz이며 60 Hz를 176 dB까지 감쇄시킬 수 있는 아크검출 및 파형정형 회로를 설계하였다. 또한 스위치 조작, 인버터 운전 및 서지 등에 의해 발생하는 노이즈로부터 직렬아크신호를 분리할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 적용실험은 UL1699에 규정 되어있는 아크발생장치를 이용하여 여러 형태의 공기조화기에서 수행되었으며, 99 %이상 검출능력을 나타내었다.

Abstract

Annually, electrical fires caused by arcing phenomena in power system rapidly increase as the use of more electric appliances, but there is no established method for the prevention of the accidents. With this background, this paper dealt with the experimental results on a series arc detection technique and a device for air conditioners. Series arcing phenomena that is generated in incomplete connection of air conditioners was simulated, and the frequency spectrum was analyzed. The Fast Fourier Transform (FFT) of the arc pulse showed that the dominant frequency components exist in ranges of 190 kHz~250 kHz and 900 kHz~1.6 MHz. An arc detection circuit with low cut off frequency of 170 kHz to attenuate 60 Hz by 170 dB and a signal discriminator were designed. Also, an algorithm which separate series arc signal from unwanted noises produced by switching operation, inverter, and surge was proposed. Application experiment was carried out on several types of air-conditioners by using the arc generator specified in UL1699, and the results showed the over 99 % accuracy.

질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전기화재사고의 원인
전기화재사고의 원인은 무엇인가?
접촉불량, 절연열화, 압착·손상, 층간단락, 과부하·과전류, 누전·지락 등

전기화재사고의 원인에는 접촉불량, 절연열화, 압착·손상, 층간단락, 과부하·과전류, 누전·지락 등이 있으며, 2008년의 경우 아크를 동반한 단락 사고는 전기화재의 55 %를 차지하였다[1]. 현재 국내의 경우 전기사고를 방지하기 위하여 배선용차 단기, 누전차단기 등의 보호장치가 사용되고 있으나 이들 보호장치는 사고 발생시 문제의 확산을 막기 위하여 신속히 차단할 수는 있지만 각종 사고의 원인이 되는 아크신호를 검출하여 감시하는 시스템은 이루어져 있지 않다[2-4].

전기사고를 방지
전기사고를 방지하기 위한 보호장치는?
배선용차 단기, 누전차단기 등

전기화재사고의 원인에는 접촉불량, 절연열화, 압착·손상, 층간단락, 과부하·과전류, 누전·지락 등이 있으며, 2008년의 경우 아크를 동반한 단락 사고는 전기화재의 55 %를 차지하였다[1]. 현재 국내의 경우 전기사고를 방지하기 위하여 배선용차 단기, 누전차단기 등의 보호장치가 사용되고 있으나 이들 보호장치는 사고 발생시 문제의 확산을 막기 위하여 신속히 차단할 수는 있지만 각종 사고의 원인이 되는 아크신호를 검출하여 감시하는 시스템은 이루어져 있지 않다[2-4].

직렬아크
직렬아크 에너지의 특징은?
흐르는 아크전류는 아크발생시의 임피던스와 부하의 임피던스에 의해 제한되어 에너지 레벨이 낮기 때문에 기존 차단기의 보호레벨 범위에 속하지 않는다

Figure 1(a)는 직렬아크 발생을 나타낸 것으로 부하와 전기적으로 직렬로 연결되어 있는 부분에서 발생한다. 이때 흐르는 아크전류는 아크발생시의 임피던스와 부하의 임피던스에 의해 제한되어 에너지 레벨이 낮기 때문에 기존 차단기의 보호레벨 범위에 속하지 않는다[8-10].

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참고문헌 (12)

  1. Emergency Management Agency, A Statistical Analysis on the Electric Accident, 2008. 
  2. George D. Gregory, "The arc-fault circuit interrupter : An emerging", IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 34, no. 5, pp. 928-933, 1998. 
  3. Chunlin Li, Francis Dawson, Hassan Kojori, Chris Meyers, and Edwin Yue, "Arc fault detection and protection - opportunities and challenges", SAE Technical Papers, pp. 590-597, 2003. 
  4. George D. Gregory, "More about arc-fault circuit interrupters", IEEE Trans. Industry Applications, vol. 40, pp. 928-933, no. 4, 2004. 
  5. 길경석, 지홍근, 박대원, 김일권, 김영일, 조영진, "병렬아크의 고속차단에 관한 연구," 한국조명전기설비학회, 제22권, 제12호, pp. 95-100, 2008. 
  6. 길경석, 지홍근, 박대원, 김일권, 류길수, 송재용, "직렬아크신호의 검출방법," 한국철도학회논문집, 제11권, 제5호, pp. 477-481, 2008. 
  7. James M. McCormick, and Pete Theisen, "Arc fault circuit interrupter development overviews", SAE Technical Papers, 2003-01-3233, 2003. 
  8. Wen-Jun Li, Yuan-Chun Li, "Arc fault detection based on wavelet packet", Proc. 2005 Fourth International Conference on Machine Learning and Cybernetics, vol. 3, pp. 1783-1788, 2005. 
  9. Carlos E. Restrepo, "Arc fault detection and discrimination methods", IEEE Conf. on Electrical Contacts, pp. 115-122, 2007. 
  10. Robert F. Couhglin, and Frederick F. Driscoll, Operational Amplifiers Linear Integrated Circuits, 3rd Edition, Prentice-Hall, INC., 1987. 
  11. Underwriters Laboratories, UL1699 - Standard for Arc - Fault Circuit - Interrupters, 2006. 
  12. 지홍근, 최성국, 정광석, 박대원, 길경석, "에어컨에서 직렬아크검출 알고리즘에 관한 연구", 한국철도학회 춘계학술대회논문집, pp. 1970-1976, 2009. 

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