공항과 같은 산업 설비에 사용되는 분전반에서는 주 개폐기로 배선용 차단기가 사용이 되고 있으며, 분기 개폐기는 누전 차단기가 사용되어 인체 보호 및 누전 화재 보호 기능을 수행하고 있을 뿐만 아니라, 과전류 보호, 단락 보호 겸용 기능을 포함하여 사용되어 지고 있다. 특히 공항용 분전반의 경우 사용자의 급증과 함께 급속한 첨단화와 기기의 대용량화, 다양화, 전원용량의 증대 등으로 공항의 안정적인 전원 공급을 위하여 사고에 대한 보호 증대가 필요하게 되었고, 분기 누전 차단기의 다량 사용에 의한 2열 배열의 접속 방법 등으로 분전반을 제작하여 설치 면적에 대한 이슈가 부각되어 차단기의 슬림화가 주요한 문제로 자리 잡고 있다. 본 논문에서는 이를 위하여 아크소호 기구부의 설계, 접점이 운동 방향 변경을 고려하여 기구부를 설계하고, 누전 검출 회로의 소형화 및 역 접속 시에도 안적적인 동작이 가능하도록 설계하였으며, 이를 검증하기 위하여 단락 시험을 실시함으로써 성능 검증을 하였고, 사고 전류에 대한 보호 기능의 강화와, 차단기의 슬림화, 역접속시에서 누전 동작이 가능한 차단기를 개발함으로써 급속히 커져가는 공항용 분전반에서 발생하는 공간 사용의 문제점을 해결하는데 도움을 주고자 한다.
공항과 같은 산업 설비에 사용되는 분전반에서는 주 개폐기로 배선용 차단기가 사용이 되고 있으며, 분기 개폐기는 누전 차단기가 사용되어 인체 보호 및 누전 화재 보호 기능을 수행하고 있을 뿐만 아니라, 과전류 보호, 단락 보호 겸용 기능을 포함하여 사용되어 지고 있다. 특히 공항용 분전반의 경우 사용자의 급증과 함께 급속한 첨단화와 기기의 대용량화, 다양화, 전원용량의 증대 등으로 공항의 안정적인 전원 공급을 위하여 사고에 대한 보호 증대가 필요하게 되었고, 분기 누전 차단기의 다량 사용에 의한 2열 배열의 접속 방법 등으로 분전반을 제작하여 설치 면적에 대한 이슈가 부각되어 차단기의 슬림화가 주요한 문제로 자리 잡고 있다. 본 논문에서는 이를 위하여 아크 소호 기구부의 설계, 접점이 운동 방향 변경을 고려하여 기구부를 설계하고, 누전 검출 회로의 소형화 및 역 접속 시에도 안적적인 동작이 가능하도록 설계하였으며, 이를 검증하기 위하여 단락 시험을 실시함으로써 성능 검증을 하였고, 사고 전류에 대한 보호 기능의 강화와, 차단기의 슬림화, 역접속시에서 누전 동작이 가능한 차단기를 개발함으로써 급속히 커져가는 공항용 분전반에서 발생하는 공간 사용의 문제점을 해결하는데 도움을 주고자 한다.
In the power distribution panel installed in airport or industrial facilities, MCCB has been used for main switch and ELCB for branch switch to perform human body and leakage-inducing fire protection as well as overcurrent and short circuit protection. Especially for the airport panel, increase in a...
In the power distribution panel installed in airport or industrial facilities, MCCB has been used for main switch and ELCB for branch switch to perform human body and leakage-inducing fire protection as well as overcurrent and short circuit protection. Especially for the airport panel, increase in accident protection is needed for stable power supply due to rapid modernization with fast-growing users, higer capacity and diversification of equipment, the increase of power capacity and the breaker made slim is a main issue for now because the issue for installation space is standing out by making panel with two-row arrangement connection method, etc. due to a many use of branch ELCBs. In this thesis, we designed arc extinguishing mechanism, considered movement direction change of contact in mechanism design. Also, we designed the breaker to work stably in case of miniaturization of leakage detection circuit and reverse connection. We conducted short circuit test to verify its function and developed the breaker that can be improved protection against accidental current with slim size operating leakage function when reverse connection to help solve the problem in using space that is increasing in the airport distribution panel.
In the power distribution panel installed in airport or industrial facilities, MCCB has been used for main switch and ELCB for branch switch to perform human body and leakage-inducing fire protection as well as overcurrent and short circuit protection. Especially for the airport panel, increase in accident protection is needed for stable power supply due to rapid modernization with fast-growing users, higer capacity and diversification of equipment, the increase of power capacity and the breaker made slim is a main issue for now because the issue for installation space is standing out by making panel with two-row arrangement connection method, etc. due to a many use of branch ELCBs. In this thesis, we designed arc extinguishing mechanism, considered movement direction change of contact in mechanism design. Also, we designed the breaker to work stably in case of miniaturization of leakage detection circuit and reverse connection. We conducted short circuit test to verify its function and developed the breaker that can be improved protection against accidental current with slim size operating leakage function when reverse connection to help solve the problem in using space that is increasing in the airport distribution panel.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구는 대형화 되고 첨단화 되는 대형 공항에 사용되는 전력 설비에 대한 보다 안정적이고 효율적인 사용을 위하여 최적화 설계 및 안정화 설계를 하여 시험 하였다.
제안 방법
또한 그림 13에서 보여지는 것과 같이 전압선 부분과 중성선간의 절연성능 강화를 위하여 좌, 우 커버, 중 커버를 채택하여 설계함으로써 아크가 발생하여도 아크에 의한 가스를 차단 및 극간 절연을 유지시키고, 전하의 이동을 억제하여 차단기 내부에서 안정적으로 절연거리를 확보하였다.
본 연구를 위하여 그림 11과 같이 기존 누전 차단기에 대하여 참고 시험으로 CO 상태에서 5,000A 성능 시험을 하였으며, 그 결과 접점의 융착으로 인하여 차단 실패를 하였다.
본 연구에서 개발한 차단기는 기존 단상 분전반용 차단기의 크기 (34mm)에서 슬림화(20mm)로 설계하였고, 단락 용량 또한 증대하여 공항의 안정적인 전원공급 뿐만 아니라, 사고 시 정전 파급 방지 등을 할 수있는 장점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 그림 12와 같이 고정 접점과 가동 접점을 수평하게 동작시키고 Arc Chute를 하부에 구성시킴으로써 안정적으로 단락 전류를 차단할 수 있도록 설계하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 그림 7과 같이 회로를 구성하였으며 그 중요한 특징은 Test 저항을 전원측 전압선과 부하측 중성선 사이에 연결시켜 정 접속, 역 접속 시에도 언제나 핸들의 상, 하부에 위치하게 함으로써 안정적인 누전 동작이 이루어지게 하였다.
성능/효과
따라서 상간 또는 상-대지간의 절연을 유지하여야 한다. (3) 차단기 개방 시에는 접촉자 손상없이 신속하고 안전하게 회로를 분리하여야 한다.
다 분기화 및 설치 시공의 실수로 오 결선되었을 경우 동작 시험을 위하여 그림 6과 같이 기존의 누전 차단기를 전원부와 부하부를 바꾸어 부하단에 전원 공급 후 누전 차단 시험에 대한 실험 파형으로 누전 발생 시 오 접속으로 국내의 경우 전류 동작형으로 설치 오류에 의하여 누전 차단 동작 시 전원 해제가 불가능하여 위험함을 알 수 있었다.
그림 9는 회로를 구성하여 동작 상태 실험을 한 것으로 CH 1은 SCR의 양단간 전압을 측정한 것이고, CH 2는 SCR의 Gate 신호로 누전 동작 발생 신호원이다. 본 시험에서 알 수 있듯이 정접속시 뿐만 아니라, 역 접속 시에도 누전 차단기는 안정적으로 동작됨을 알 수 있었다.
본 연구에서 설계한 차단기에 대한 검증을 위하여 성능시험은 O시험, CO 시험으로 분리하여 하였으며, 시험 시 입력 전압은 AC 237V, 전류 5,056A, 역률 0.68의 실험 조건으로 행하였으며, 그림 14, 15의 시험 결과에서 보여 지듯이 단락사고 발생 시 반파 최대치를 지나가지 않는 8ms 이내에 안정적으로 차단되어짐을 확인하였다.
실험을 통하여 알 수 있듯이 반파 정류회로를 사용함으로써 누전 차단기의 동작 특성 및 오 결선에 의한 위험성으로부터 보호 하였고, 차단기 내부에 Arc Chute 및 상 사이 절연 확보를 위하여 좌, 우커버, 와 중 커버를 설계함으로써 그림 11에서 보여지듯이 기존 차단기에서 보고하지 못하는 사고에 대하여 그림 14, 15와 같이 고장 전류 최대값이 지나가지 않는 8ms 이내에 안정적인 동작이 가능함을 확인 할 수 있었다.
후속연구
향후 이와 같은 차단기를 공항의 여객 터미널 뿐만 아니라 항공등화용 설비와 같은 설비 보호용으로 사용 시 보다 안정적으로 전원을 공급하고 고장 사고에 대한 안정적인 보고가 가능할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
누전 차단기의 동작은 어떻게 분류할 수 있는가?
누전 차단기의 동작은 크게 전압 동작형과 전류 동작형으로 분류되며, 국내의 경우 전류 동작형을 사용하고 있다. 전류 동작형의 누전 차단기의 경우 그림 3과 같이 ZCT(Zero Current Transformer)를 사용하여 누전 감시를 하고 있으며 부하단에서 누전 검출회로로 입력 전원을 사용하고 있다.
공항의 전력설비는 무엇으로 구성되는가?
대형 신 공항은 국제적인 자족도시로 건설되며, 24시간 운영이 가능한 공항으로 건설되어 운영되기 때문에 정전 및 전력설비의 고장은 공항 신뢰도에 있어 최우선으로 고려되어야 한다. 이러한 전력설비의 구성은 크게 수, 변전설비, 배전설비, 예비전원, 감시장치, 조명시설, 항공등화시설 등으로 구성되며, 설치 기준은 전기 공사업법, 전기설비 기술기준 및 내선규정에 준하는 설비로 시설하므로 최종 부하의 관리를 위하여 누전 차단기가 사용된다[2].
누전 차단기란 무엇인가?
누전 차단기(Earth Leakage Breaker) : ELB)는 교류 600V 이하의 저압 전로에서 누설 전류 (누전)로 인한 인체 감전사고와 전기 화재 등을 방지하기 위하여 사용되는 차단기로 누전으로 인한 재해가 예상되는 전로에서는 반드시 설치하여야 한다. 감전 및 지락사고 보호를 위해 사용되는 누전 차단기는 그 필요성이 증가하고 있고, 설치 의무 장소도 점차 증가하는 추세이다[3].
참고문헌 (6)
김세동, 유상봉 "대형 신공항의 전기시설 및 고신뢰도 구축방향" 조명전기설비학회지, vol.11, no. 6, pp. 22-28, December. 1997.
한운기 "누전 차단기 폭로에 따른 동작 특성 및 재로 분석" 대한전기학회 하계학술대회 논문집, p2019-2021, 2005
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.