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IT접지방식의 보호를 위한 활선절연저항 감시기
Protective Insulation Monitoring Device in IT Earth Systems 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.20 no.3, 2015년, pp.209 - 213  

김용중 (Dept. of Electrical, Electronic and Control Eng., Kongju National University) ,  김효성 (Div. of Electrical, Electronic and Control Eng., Kongju National University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

With the increasing popularity of renewable generation systems and the advancement of power electronics, DC distribution systems have recently received considerable research attention. DC distribution has numerous advantages, including reliability, power quality, and efficiency. Owing to these advan...

주제어

#IT system   #DC distribution system   #IMD   #Insulation resistance  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 DC전원계통에 적용성이 높은 IT 접지방식의 인체와 설비보호를 위한 계전기로서 활선 상태인 전력선의 절연저항을 측정·감시할 수 있는 활선절연 저항감시기를 개발하고 성능을 검증하였다.
  • 이러한 유형의 사고는 전통적으로 두 브릿지저항을 통하여 검출되는 전압을 차이를 차동증폭기로 검출함으로써 쉽게 감시할 수 있다. 본 논문에서는 추가적인 차동증폭형 검출기를 사용하지 않고 제안된 회로적 토폴로지를활용할 가능성이 있는지 알아보기로 한다.
  • 본 논문은 전력선과 대지사이에 기생커패시턴스의 영향을 최소화하기 위한 펄스전원 기반의 절연저항 측정방법을 제안하였으며, 대칭조건에 따른 절연저항측정 이론과 그에 따른 측정알고리즘을 개발하였다. 또한 제안한 감시기 토폴로지를 활용하여 미지의 전원내부저항을 고려한 절연저항 측정회로해석을 통해 절연저항의 비대칭조건에 따른 개별적인 절연저항측정의 가능성에 대하여도 고찰하였다.
  • 본 논문은 전원계통의 내부저항성분을 고려한 절연저항 측정알고리즘 및 전력선과 대지사이의 기생커패시턴스에 대한 영향을 최소화하기 위한 펄스전원 기반의 활선절연저항 감시기를 제안한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
IEC 60364는 전기설비에 따른 접지방식을 3가지로 분류하는데, 각 방식의 차이점은? 그림 1은 3가지 접지방식을 나타내며, 3가지 접지방식은 전력선과 수용가 측 도전성 외함의 보호도체 설치에 관련한 주요한 차이점을 갖는다. TT 접지방식은 전력선의 전원접지와 수용가 측 도전성 외함의 접지가 독립적으로 설치되며, TN 접지방식은 기본적으로 전원접지와 수용가 측도전성 외함의 접지가 공통으로 연결되며, 세부적으로 전원 접지와 사용자설비를 독립적으로 접지하는 TN-S 접지방식과 전원접지와 사용자설비를 공통으로 접지하는 TN-C 접지방식으로 나뉜다. 반면 IT 접지방식의 경우, 전력선의 어느 쪽도 대지와 접지하지 않고 수용가 측 도전성 외함 만을 접지한다. 이들 중 IT 접지방식은 접지 극의 전식문제가발생하지 않으므로 AC배전계통에 비하여 전식문제가 심각한 DC배전계통에 가장 적합한 것으로 전망되고 있으며[7],IT 접지방식은 TT 접지방식과 TN 접지방식에 비해 우수한 지락사고 특성을 갖는다.
TT접지방식 및 TN접지방식과 비교했을 때, IT 접지방식의 특징은? TT 접지방식 및 TN 접지방식과 달리 IT 접지방식은 1선 지락사고 발생 시 전력선과 대지사이의 절연저항이 감소하는 것이 특징이다. 절연저항은 전력선과 대지사이에 존재하는 저항성분으로써, 기후 및 지락사고, 전력선의 경년변화, 낙뢰로 인해 전력선과 대지사이의 절연저항 저하현상이 발생할 수 있으며, 이러한 절연저항 저하현상은 절연파괴로 이어져 감전 및 화재로 인한 인명 및 설비의 안전성을 위협할 수 있다.
IT 접지방식의 장점은? TT 접지방식 및 TN 접지방식은 전력선의 한 선을 보호도체를 통해 대지로 접지하기 때문에 전력선에 어느 한 선이라도 지락사고가 발생하면 보호도체에 의해 전원 간 폐회로가 구성되어 과도한 사고전류를 야기한다. 반면, IT 접지방식은 전력선에 1선 지락이 발생하더라도 전원으로부터 폐회로가 구성되지 않기 때문에 전원차단 없이 부하의 연속적인 운전을 유지할 수 있는 장점이 있다[8]-[9]. 하지만 IT 접지방식에서 2선 지락이 발생한다면,IT 접지방식은 TT 접지방식과 TN 접지방식에서와 같은 지락사고를 피할 수 없다.
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참고문헌 (17)

  1. S. Ji, D. Reusch, and F. C. Lee, "High-frequency high power density 3-D integrated gallium-nitride-based point of load module design," IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 28, No 9, pp. 4216-4226, Sep. 2013. 

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  2. J. Delaine, P. Jeannin, D. Frey, and K. Guepratted, "High frequency DC-DC converter using GaN device," in Proc. IEEE APEC, pp. 1754-1761, Feb. 2012. 

  3. Y. Zhang, M. Rodriguez, D. Maksimovic, "High frequency synchronous buck converter using GaN-on-SiC HEMTs," in Proc. IEEE ECCE, pp. 1279-1283, Sep. 2013. 

  4. W. Saito, T. Nitta, Y. Kakiuchi, Y. Saito, K. Tsuda, I. Omura, and M. Yamaguchi, "A 120-W boost converter operation using a high-voltage GaN-HEMT," IEEE Electron. Device Lett., Vol. 29, No. 1, pp. 8-10, Jan. 2008. 

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  5. D. Costinett, H. Nguyen, R. Zane, and D. Maksimovic, "GaN-FET based dual active bridge DC-DC converter," in Proc. IEEE APEC, pp. 1425-1432, Mar. 2011. 

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  9. Z. Liu, X. Huang, M. Mu, Y. Yang, F. C. Lee, and Q. Li, "Design and evaluation of GaN-based dual-phase interleaved MHz critical mode PFC converter," in Proc. IEEE ECCE, pp. 611-616, Sep. 2014. 

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  11. B. Lu, R. Brown, M. Soldano, "Bridgeless PFC implementation using one cycle control technique," in Proc. IEEE APEC, pp. 812-817, Mar. 2005. 

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  16. B. Su, J. Zhang, and Z. Lu, "Totem-pole boost bridgeless PFC rectifier with simple zero-current detection and full-range ZVS operating at the boundary of DCM/CCM," IEEE Trans. Power Electron., Vol. 26, No. 2, pp. 427-435, Feb. 2011. 

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  17. D. M. Van de Sype, K. De Gusseme, A. P. M. Van den Bossche, and J. A. Melkebeek, "Duty-ratio feedforward for digitally controlled boost PFC converters," IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 52, No. 1, pp. 108-115, Feb. 2005. 

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