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DC 차단기의 하이브리드 아크 소호 기법에 관한 연구
A Study on the Hybrid Arc Extinguishing Mechanism of the DC Circuit Breaker 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.19 no.3 = no.72, 2015년, pp.250 - 256  

주남규 (강원대학교 전기전자공학과) ,  김남호 (강원대학교 전기전자공학과)

초록
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손쉬운 제어성, 운용성 등 다양한 이유로 디지털 부하가 급증하고 있고 이와 함께 부하의 소비 패턴은 직류화 되고 있다. 그러나 공급되는 전력은 교류 전원이므로 실질적으로 필요로 하는 부하의 공급 전원인 직류 전원을 만족하기 위하여 교류 전원을 다시 직류로 변환하여 사용하고 있다. 태양광, 풍력, 연료전지 등 신재생 에너지원의 경우 직류 발전을 하는 발전원으로 교류로 변환을 통해 계통에 유입되고 다시 직류로 변환되어 부하에 공급하게 되는 다단 변환을 하게 되어 손실은 지속적으로 증가하게 된다. 에너지원의 효율적인 사용을 위한 직류 기반의 배전 시스템이 필요로 하나, 부하뿐만 아니라 보호 기능을 구현하기 위한 직류 배선용 차단기의 개발이 필요하다. 이에 본 연구에서는 영구 자석을 이용한 아크 소호 기술과 하이브리드 아크 소호 기술을 이용한 직류 아크 소호 기술에 대한 연구를 통하여 안정적인 직류 배전 시스템 운용을 위한 계통 및 기기 보호가 가능할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Digital load is increasing suddenly for various reasons, such as easy control and management. Accordingly, a consumption pattern of load is becoming DC. However, the power supply is supplied by AC power. The load power supply substantially needs DC power. AC power has to be converted to DC power. Re...

주제어

#Arc   #Breaker   #DC   #Digital load   #Distribution  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 교류 계통의 시스템에서 직류 계통의 시스템으로 변환 과정에서 개발되어지는 시스템의 안정적인 사용을 위한 직류 설비 및 계통 보호용 차단기에 대하여 설계하고 이를 검증하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
신재생 에너지의 발전 비율을 높일 필요성이 증대되는 이유는? 인류 문명의 발전과 함께 기술의 발전은 산업사회에서 컴퓨터를 대표로 하는 정보화 사회로 변환되고 있고, TV, 세탁기, 시스템 에어컨 등 다양한 전자 기기와 LED 조명 등과 같은 조명 시설이 삶의 편의성에 있어 매우 중요한 부분이 되어 사용되고 있다. 그러나 이러한 기기들은 직류 기반의 기기들이기 때문에 교류 기반의 전력 설비에서 공급을 받아 직류로 변환하여야 하므로 어쩔 수 없는 변환 손실이 발생한다. 또한 이러한 교류를 발생시키는 발전 에너지원으로 화석연료를 사용하고 있으나, 우리나라의 경우 100% 수입에 의존하고 있어, 2011년도 에너지 수입액이 1,695억불로 국내 주력 수출 품목인 반도체, 자동차, 선박의 총합 수출액인 1,495억불을 상회하고 있어 국가, 사회적으로 매우 큰 손실을 발생한다.
Arc chute의 역할은 무엇인가? 이를 해결하기 위한 중요한 방법으로 소호실을 설계하여 구성시키고 있으며, 소호실의 세부 구성으로 여러장이 금속판을 일정한 간격으로 적층시킨 Arc chute와 Arc chute를 지지하는 절연판으로 구성되어 진다. Arc chute는 가동 접점 및 고정 접점간에 발생하는 아크를 신장, 구동 시키고, Arc chute에서의 분단(分斷), 냉각에 의해 아크 전압을 상승시켜서 전류를 차단하게 한다.
단락 용량을 증대하는 성능을 만족하기 위한 차단기의 기능 요건 3가지는? 전원용량의 증대 등으로 단락 용량은 계속 증가하는 추세이고, 이에 따라 차단기에 부과되는 동작 책무는 더욱더 가혹해지고 있다[5]. 이러한 성능을 만족하기 위한 차단기로써의 기능 요건을 크게 3가지로 분류 하면 (1) 투입 상태에서 양호한 도체이어야 한다. 따라서 정상 상태 또는 단락 상태와 같은 이상 조건 하에서 열적/구조적으로 견디어야 한다. (2) 개방 상태에서 양호한 절연체이어야 한다. 따라서 상간, 또는 상, 대지간의 절연을 유지하여야 한다. (3) 차단기 개방 시에는 접촉자 손상 없이 신속하고 안전하게 회로를 분리 하여야 한다. 이를 위한 차단기의 주요 구성품으로 전로의 개폐가 이루어지는 가동 접점과 고정 접점이 있으며, 핸들과 같은 조작부, 접촉부를 개방시키면 통전 중인 전류가 어느 한도 이하가 아니면 아크를 발생하며, 특히 전로의 사용 전압이 높아지거나 전류가 커지면 아크는 더욱 크게 발생하게 되며 차단 시 발생하는 아크를 소멸시키지 못하면 차단에 실패하게 되며 재 점호되어 큰 사고로 발전하게 된다.
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참고문헌 (6)

  1. S. G. Son, H. S. Mok, G. S. Park and J. Hong "A comparative study on the electric power efficiency of IDCs with AC and DC distribution systems," The Korean Institute of Illuminations and Korea Electrical Installation Engineers. Vol.22, No. 8, pp. 38-44, 2008. 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. W. G. Lee, B. H. Han, H. M. Jeong and H. S. Kim "Development of residual current detector for DC distribution system," in The Korean Institute of Power Electronics Conference, Gyeongju: Korea, pp. 53-54, July, 2013. 

  3. G. Byeon, "A Research on the characteristic of fault current of DC distribution system and AC distribution system," in IEEE 8th International Conference, Jeju: Korea 2011. 

  4. IEC TR 60755, "Residual current protective device dependent or independent in line voltage," 2008. 

  5. J. S. Kim, "A Study on the optimal shape of arc chute for molded case circuit breakers", The Korean Institute of Electrical Installation Engineers Conference. Jeju: Korea pp. 926-928, July. 2002. 

  6. T. Weimina. et al, "Effect of contact breakaway muzzle velocity on contact breakaway in direct circuit", Journal of Harbin Institute Technology, Vol. 33, No. 3, pp. 414-418, June, 2001 

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