선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 전선의 접속부에서 직렬 아크를 유도하고 전기적 및 열적신호를 분석하였다. 이를 위하여 직렬 아크 발생지점에 섬유물질(Cotton material) 을 추가하여 전류 조건에 따른 발화유무 분석, 발화시간 및 아크로 인한 전력, 전류 크기별 발화온도와 같은 4가지 특징을 분석하였다.
- 아크가 발생하면 전류가 감소하고 전류파형은 전류의 영점에서 미세한 Shoulder 현상이 발생하는 특징을 갖는다. 본 연구에서는 아크발생 시 전류의 RMS가 감소하는 현상을 확인하였다. Fig.
제안 방법
- 5는 각 전류조건별로 발화시간과 발화지속시간을 나타내었다. 4.1절에서 섬유물질에 착화가 발생한 실험에서 측정하였으며, 본 연구에서의 발화시간은 간헐적으로 발화가 발생하는 것은 배제하고, 발화가 전소로 이어졌을 때의 최초 발화시간으로 정하였고, 발화부터 전소까지의 시간을 발화지속시간으로 정의하였다.
- 저항성 부하발생장치를 사용하여 회로에 5A, 10A, 15A, 20A을 인가하고, 발화여부를 확인하기 위하여 가연물질로 사용되는 면 섬유물질(Cotton Material, 30×150 ㎜)을 사용하였다7). 면 섬유물질의 발화관련 특성면 섬유물질이 아크발생지점의 전선을 감아서 면 섬유물질이 발화되는 시점까지 또는 전선에서의 온도 상승이 정지할 때까지 실험을 실시하였다. 이 과정에서 전류별 면 섬유물질의 발화유무, 아크발생시간, 발화시간, 발화지속시간, 아크전류 및 전압을 분석하여 전류별 발화가능성, 전류별 발화시간, 전류별 발화온도, 아크전력을 도출하였다.
- 본 논문에서는 상용전원에서 옥내배선으로 사용되고 있는 IV 전선에서 직렬아크가 발생하였을 경우에부하전류 조건 에 따른 발화가능성, 발화시간, 열적특성, 아크 전력을 각각 분석하여 다음과 같은 결론을 얻 었다.
- 6 ㎟으로 배선하였다. 본 연구에서는 회로의 임피던스를 순저항만으로 구성되어 있다고 가정하여, 상용전원 220 V, 60 ㎐인 회로의 Hot-line에 0에서 20A 까지 조절 가능한 저항성 부하발생장치(우선제어시스템, WSM-86)를 연결하여 전류값을 조절하였다. 또한, 3,000 rpm의 전동장치를 전선 접촉지점에 배치하여 진동을 가했다.
- 2와 같이 분전반, 진동 장치, 저항성 부하발생장치, 오실로스코프 및 프로브, 열화상카메라로 구성되었다. 분전반은 과부하 및 단락보호 겸용 메인 차단기(20A)에 누전차단기(20A)로 분기 3회로를 구성하였다. 전기배선은 옥내배선으로 사용되고 있는 IV 1.
- 이 과정에서 전류별 면 섬유물질의 발화유무, 아크발생시간, 발화시간, 발화지속시간, 아크전류 및 전압을 분석하여 전류별 발화가능성, 전류별 발화시간, 전류별 발화온도, 아크전력을 도출하였다. 실험회수는 각 전류조건별 50회 실시하였고, 실험조건은 밀폐된 공간에서 대기온도 20℃, 습도 35%로 동일한 조건에서 실시하였다.
- 전기신호 측정기인 고성능 오실로스코프(Tektronix사, TDS 3054B)를 사용하였고, 아크발생지점에서의 전압강하를 측정하기 위해서 전압프로브 (Tektronix사, P6119PB)를 아크발생 지점의 양단에 배치하고, 전류범위 1～2 ㎄까지 측정 가능한 클램프 프로브(Tektronix사, A622)를 부하측에 배치하여 신호들을 도출하였다. 오실로스코프를 통해 측정된 신호들을 분석하기 위하여 모니터링 소프트웨어인 LabVIEW를사용하였으며 아크발생지점에서의 열적특성은 열화상 카메라(FLIR, T420)를 사용하여 분석하였다.
- 면 섬유물질의 발화관련 특성면 섬유물질이 아크발생지점의 전선을 감아서 면 섬유물질이 발화되는 시점까지 또는 전선에서의 온도 상승이 정지할 때까지 실험을 실시하였다. 이 과정에서 전류별 면 섬유물질의 발화유무, 아크발생시간, 발화시간, 발화지속시간, 아크전류 및 전압을 분석하여 전류별 발화가능성, 전류별 발화시간, 전류별 발화온도, 아크전력을 도출하였다. 실험회수는 각 전류조건별 50회 실시하였고, 실험조건은 밀폐된 공간에서 대기온도 20℃, 습도 35%로 동일한 조건에서 실시하였다.
- 따라서 본 연구에서는 전선의 접속부에서 직렬 아크를 유도하고 전기적 및 열적신호를 분석하였다. 이를 위하여 직렬 아크 발생지점에 섬유물질(Cotton material) 을 추가하여 전류 조건에 따른 발화유무 분석, 발화시간 및 아크로 인한 전력, 전류 크기별 발화온도와 같은 4가지 특징을 분석하였다. 본 데이터는 직렬아크에 관한 차단기술의 자료로 활용 가능하다.
- 또한, 3,000 rpm의 전동장치를 전선 접촉지점에 배치하여 진동을 가했다. 전기신호 측정기인 고성능 오실로스코프(Tektronix사, TDS 3054B)를 사용하였고, 아크발생지점에서의 전압강하를 측정하기 위해서 전압프로브 (Tektronix사, P6119PB)를 아크발생 지점의 양단에 배치하고, 전류범위 1～2 ㎄까지 측정 가능한 클램프 프로브(Tektronix사, A622)를 부하측에 배치하여 신호들을 도출하였다. 오실로스코프를 통해 측정된 신호들을 분석하기 위하여 모니터링 소프트웨어인 LabVIEW를사용하였으며 아크발생지점에서의 열적특성은 열화상 카메라(FLIR, T420)를 사용하여 분석하였다.
- 전류 및 전압파형을 측정한 Data를 바탕으로 각 전류조건에서의 아크 전력을 도출하였다. 5 A 조건에서의 전력은 27 W, 20 A 조건에서의 전력은 180 W를 나타내었다.
대상 데이터
- 실험장치는 Fig. 2와 같이 분전반, 진동 장치, 저항성 부하발생장치, 오실로스코프 및 프로브, 열화상카메라로 구성되었다. 분전반은 과부하 및 단락보호 겸용 메인 차단기(20A)에 누전차단기(20A)로 분기 3회로를 구성하였다.
- 저항성 부하발생장치를 사용하여 회로에 5A, 10A, 15A, 20A을 인가하고, 발화여부를 확인하기 위하여 가연물질로 사용되는 면 섬유물질(Cotton Material, 30×150 ㎜)을 사용하였다7).
성능/효과
- 1) 발화가능성을 분석한 결과 220 V 상용전원, IV 전선에서 직렬아크가 발생하였을 경우, 5 A에서 12%, 20 A에서 42%의 발화가능성을 확인하였다. 특히, 발화가 발생함에도 불구하고 차단기가 trip되지 않았다.
- 2) 발화시간은 부하 전류조건이 증가함에 따라 발화 시간은 단축되는 결과를 보였지만, 발화이후의 발화지속시간은 큰 변화가 없는 것으로 나타남에 따라 아크로 인한 전기화재의 발화되기까지의 시간이 중요한 변수임을 확인하였다.
- 3) 섬유물질의 발화시 온도상승은 부하전류에 따라 증가하는 양상을 보였으며, 발화가 되지 않는 경우에도 최대 740°C까지 도달하였고 절연피복의 절연열화를 가속하거나 발화하기에 충분한 온도로 작용하였다.
- 4) 아크전력은 5 A에서 27 W, 20 A에서 180 W을 나타내었다. 아크발생로 인하여 전류파형은 영점에서 미세한 Shoulder현상이 나타났고, 아크발생 시 전류의 RMS가 15-19% 수준으로 감소하는 현상을 확인하였다.
- 4는 각 전류조건별로 50회씩 실험을 실시하여 섬유물질의 발화 가능성을 도출한 그래프이다. 그 결과, 발화 가능성은 전류의 값이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 5A 조건에서 직렬아크가 발생할 경우에 50회 시험 중 섬유물질에 착화가 일어난 횟수는 6회로 발화 가능성이 0.
- 일정온도는 5 A에서 779℃, 10 A 에서 845℃, 15 A에서 1,095℃, 20 A에서 1,355℃로 나타났다. 섬유물질의 연소점(Fite points)은 210℃로 부하 전류가 증가함에 따라 연소점에 도달하는 시간이 짧아지기 때문에 발화시간이 단축되는 것을 확인하였다.
- 4) 아크전력은 5 A에서 27 W, 20 A에서 180 W을 나타내었다. 아크발생로 인하여 전류파형은 영점에서 미세한 Shoulder현상이 나타났고, 아크발생 시 전류의 RMS가 15-19% 수준으로 감소하는 현상을 확인하였다.
- 발화온도는 5 A 조건에서 779℃, 20 A 조건에서 1355℃으로 나타났다. 위 데이터를 종합적으로 분석하면, 대기온도 20℃, 습도 35%인 밀폐된 공간에서 부하전류 5 A인 회로의 직렬아크가 발생한 경우에 12%의 확률로 전기화재가 발생할 수 있으며 97 초 만에 착화되어 최고온도 800℃ 정도에 도달할 수 있다. 일정온도는 5 A에서 779℃, 10 A 에서 845℃, 15 A에서 1,095℃, 20 A에서 1,355℃로 나타났다.
후속연구
- 이를 위하여 직렬 아크 발생지점에 섬유물질(Cotton material) 을 추가하여 전류 조건에 따른 발화유무 분석, 발화시간 및 아크로 인한 전력, 전류 크기별 발화온도와 같은 4가지 특징을 분석하였다. 본 데이터는 직렬아크에 관한 차단기술의 자료로 활용 가능하다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.