[논문]저압 배선용차단기 절연회복특성 파악을 위한 절연회복전압 측정기법 연구

송태헌; 조영만; 고광철

doi:10.5207/jieie.2015.29.8.049

Abstract ▼ AI-Helper

Molded Circucit Breaker(MCCB) is a most widely used device to protect loads from the over-current in low power level distribution system. When the MCCB interrupts the over-current, the arc discharge occurred between fixed contact and moving contact to create hot gas. By the Lorentz force due to arc ...

Molded Circucit Breaker(MCCB) is a most widely used device to protect loads from the over-current in low power level distribution system. When the MCCB interrupts the over-current, the arc discharge occurred between fixed contact and moving contact to create hot gas. By the Lorentz force due to arc current, the occurred arc is bent to the grids. The grids extend and cool and divide it for arc extinguish. In the majority cases, the MCCB protects loads by interrupting the over-current successfully but in some cases the re-ignition is occurred by hot-gas created during process of interruption. The re-ignition arises when the recovery voltage(RV) is more higher than the recovery strength between contacts and it leads to interruption fault. Therefore to find out the dielectric recovery characteristics of protecting device has a great importance for preventing interruption fault. In this paper, we studies measurement method of the dielectric recovery characteristics considering inherent attribute of the MCCB. To measure the dielectric recovery characteristic of MCCB, we makes an experiment circuit for applying the over-current and the randomly recovery voltage. The measurement methode to find out the dielectric recovery voltage of the MCCB was established and the result was based on experiment results.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

기존의 전류영점 이후 열가스에 의한 절연회복특성에 대한 연구는 대부분이 단순한 전극구조에서 이루어져 왔지만[4-5], MCCB의 전극구조는 아크소호를 위한 그리드로 인해 그 특성이 다르다. 따라서 본 논문에서는 MCCB의 동작특성과 차단특성을 고려하여 소호부 극간의 절연회복을 측정하는 회로를 구성하여 실험을 진행하였고, 실험결과에서 전류영점 이후 열가스에 의해 영향을 받는 절연회복전압을 측정하였으며 이를 바탕으로 측정기법을 연구하였다.
본 논문에서는 MCCB의 절연회복특성을 파악하기 위하여, 과전류 유입과 임의의 회복전압(RV)을 인가하는 실험회로를 통해 절연회복전압(DRV)의 측정기법을 다루었다. 또한 기존의 단순전극 구조를 이용한 연구들과는 다르게 그리드의 존재로 인한 MCCB의 한류특성을 고려하였고, 국내 · 외 시제품의 DRV를 측정하여 비교 및 분석하였다.

제안 방법

임의의 이상전류를 MCCB에 인가하기 위해 변압기를 통해 전원을 원하는 전압으로 승압 시킨 이후, 정류회로를 통해 전원 커패시터(C_S)에 충전하고 전원 인덕터(L)을 조절하여 원하는 주파수를 만든다. Thyristor(Thyr.)는 Gate신호를 주어 방전을 시작하는 역할 및 음주기에 전류흐름을 막기 위해 구성하였고, 저항(R)은 음주기의 전류 값 제한과 C₀의 충전 속도를 조절하기 위해 구성하였다. C₀는 임의의 전원 RV를 인가하기 위해 충전 속도를 변경하도록 구성하였고, Diode(D)는 음주기에 흐르는 전류가 저항으로만 흐르도록 하기 위해 구성하였다.
기존 전극구조의 절연회복전압을 측정하기위한 많은 회로들이 연구되어 있다. 그 중 해당 회로의 경우 MCCB의 한류효과를 고려하더라도, 구성이 단순하며 임의의 회복전압 인가가 용이하여 본 연구에 적용하였다[4]. 임의의 이상전류를 MCCB에 인가하기 위해 변압기를 통해 전원을 원하는 전압으로 승압 시킨 이후, 정류회로를 통해 전원 커패시터(C_S)에 충전하고 전원 인덕터(L)을 조절하여 원하는 주파수를 만든다.
또한 기존의 단순전극 구조를 이용한 연구들과는 다르게 그리드의 존재로 인한 MCCB의 한류특성을 고려하였고, 국내 · 외 시제품의 DRV를 측정하여 비교 및 분석하였다.
그림 7은 측정을 위한 장비 구성이며, 측정된 파형은 그림 8과 같이 나타난다. 전류영점은 MCCB가 전류를 차단해 새로운 전류영점이 생긴 후에 C₀가 충전되므로 C₀에 전압이 음으로 충전되기 시작하는 시점을 관측하였고, 재점호는 C₀에 충전되는 전압이 MCCB 소호부 극간의 절연내력보다 높아질 때 방전되며 발생하므로 C₀의 전압이 빠지면서 전류가 음으로 다시 흐르는 시점을 관측하였다.
측정에 사용된 MCCB는 국내 제조사의 A제품(125AF/정격전류 50A)와 국외 제조사의 B제품(100AF/정격전류 50A)으로 두 제품의 절연회복특성을 측정하였다.

성능/효과

그림 10은 상기 언급한 국내제조사의 A제품과 국외 제조사의 B제품의 절연회복전압 V-t곡선을 나타낸다. 실험결과를 분석해보면 B제품이 초기에 빠른 절연내력의 회복을 보이지만, 시간이 흐른 뒤에는 A제품의 절연내력이 더 높아지는 것을 확인할 수 있다. 이는 그림 11과 같은 각 MCCB의 특징에 따른 결과로 생각된다.

후속연구

이러한 전류영점 이후 MCCB의 절연회복전압 측정기법 및 절연회복특성에 관한 연구를 통하여, 향후 기타 차단기의 절연회복특성 연구에 적용이 가능할 것으로 예상되며 또한 제품의 설계 시에도 차단신뢰도 평가의 지표로 사용 가능하다고 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	MCCB는 무엇으로 구분되는가?	저압 배선용차단기(Molded Case Circuit Breaker, MCCB)는 배전계통에서 주로 사용되는 차단기로써, 과전류 또는 단락전류가 부하로 유입되는 것을 막아 부하를 보호하는 기기이다. MCCB는 크게 과전류를 감지하는 트립부와 전극 및 그리드로 구성된 소호부, 그리고 소호부를 작동하기 위한 구동부로 구분된다. MCCB로 트립전류(Trip current) 이상의 과전류가 유입 시, 트립부에서 이를 감지하고 구동부를 조작하여 소호부의 가동전극을 고정전극으로부터 분리시킨다[1].
	저압 배선용차단기란 무엇인가?	저압 배선용차단기(Molded Case Circuit Breaker, MCCB)는 배전계통에서 주로 사용되는 차단기로써, 과전류 또는 단락전류가 부하로 유입되는 것을 막아 부하를 보호하는 기기이다. MCCB는 크게 과전류를 감지하는 트립부와 전극 및 그리드로 구성된 소호부, 그리고 소호부를 작동하기 위한 구동부로 구분된다.
	MCCB가 과전류를 차단하는 과정에서 발생하는 고온/고압 아크는 어떤 영향을 끼치는가?	하지만 차단과정에서 발생한 고온/고압 아크는 접점 및 그리드를 손상시키며 소호부 극간의 공기분자들을 전리시키고 가열하여 열가스(Hot-gas)를 생성한다[3]. 일반적으로 전류영점에서 과전류를 차단한 뒤 소호부 극간에서는 절연회복과정을 거쳐 정상상태의 절연내력(Dielectric strength)을 회복한다.

참고문헌 (10)

Jong-Sung Kang, Il-Chul Ahn, Dong-Kyu Shin, Byung-San Baek, Duck-Jung Kim, "Study on Blow Open Force of MCCB", Proceedings of the Korean Institute of Electrical Enginerrs Annual Summer Conference, pp.1137-1138, 2012.
D. J. Griffiths, "Introduction to Electrodynamics", Prentice Hall of India, 1994.
Hauer, Wolfgang, and Xin Zhou. "Re-ignition and Post Arc Current Phenomena in Low Voltage Circuit Breaker." ICEC 2014; The 27th International Conference on Electrical Contacts; Proceedings of. VDE, 2014.
Degui C., Xingwen L., Ruicheng D., "Measyrement of the Dielectric Recovery Strength and Reignition of AC Contactors", IEICE Transactions on Electronics, Vol.E88-C, No.8, pp.1641-1646, 2005.

상세보기
Shea, J. "Gassing arc chamber wall material effect on post current-zero recovery voltage breakdown." Electrical Contacts, 2002. Proceedings of the Forty-Eighth IEEE Holm Conference on. IEEE, 2002.
Shea, J. "Dielectric recovery characteristics of a high current arcing gap." Electrical Contacts, 2001. Proceedings of the Forty-Seventh IEEE Holm Conference on. IEEE, 2001.
Nagaoka, H. "The inductance coefficients of solenoids." Journal of the College of Science 27.3 (1909): 31.
P. F. Hettwer, "Arc-interruption and gas-evolution characteristics of common polymeric materials" IEEE Transactions on, Power application system, Vol. PAS-101, No. 6, pp.1689-1696, 1982.

상세보기
Ju-Chul Kim, Jeong-Kyun Lim, Sang-Joong Lee, "A Safety Improvement of Low Voltage Circuit-breakers through Analysis of Instantaneous Trip Characteristics of 30AF Circuit-Breakers", Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 24(12), 2010.
Young-Kil Chol, Tae-Geun Koo, Kwang-Sik Lee "Development of Contact System in 460V/225A/50kA Molded Case Circuit Breaker", Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 16(6), 2002.

이 논문을 인용한 문헌

LOADING...

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 배선용차단기 절연회복특성 파악을 위한 절연회복전압 측정기법 연구
Study on Measurement Method of Dielectric Recovery Voltage to analysis Dielectric Recovery Characteristic of Molded Case Circuit Breaker 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

저압 배선용차단기 절연회복특성 파악을 위한 절연회복전압 측정기법 연구 Study on Measurement Method of Dielectric Recovery Voltage to analysis Dielectric Recovery Characteristic of Molded Case Circuit Breaker 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

저압 배선용차단기 절연회복특성 파악을 위한 절연회복전압 측정기법 연구
Study on Measurement Method of Dielectric Recovery Voltage to analysis Dielectric Recovery Characteristic of Molded Case Circuit Breaker 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper