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IEC60479 인체 임피던스 모델에 근거한 직류누설전류의 특성 및 검출 알고리즘
Detection Algorithm and Characteristics on DC Residual Current based on Analysis of IEC60479 Impedance Model for Human Body 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.23 no.5, 2018년, pp.305 - 312  

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

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

DC distribution systems has recently taken the spotlight. Concerns over human safety and stability facility are raised in DC distribution systems. Std. IEC 60479 provides basic guidance on "the effects of shock current on human beings and livestock" for use in the establishment of electrical safety ...

주제어

#DC distribution   #Electric shock current   #Human body impedance   #IEC 60479   #Residual current  

표/그림 (24)

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

문제 정의

  • IEC 60479 표준에서는 2mA 이하의 감전전류가 10ms 이상 유지될 경우 감전부위에 통각이 감지되긴 하지만, 인체생리학적인 피해는 발생하지 않음을 제시하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 실험자의 안전을 고려하여 감전전류가 인체에 무해한 1mA 이하로 흐를 수 있도록 건조한 상태에서 실험을 진행 하였다. 감전 접촉시간은 피부저항 Rs의 저항값이 안정상태에 이를 수 있도록 2초동안 진행하였고 programmable 전원장치의 기능을 사용하여 감전 접촉시간을 제한하였다.
  • 랜들 등가회로의 임피던스 주파수 스펙트럼은 주파수 제로에서 무한대까지 반원 형태의 궤적을 그리는 특징이 있다. 본 논문에서는 상용주파수 이하의 주파수대에서 실제 인체를 대상으로 하여 위험하지 않은 낮은 레벨의 감전실험을 수행하여 IEC 60479에서 제시하는 랜들 등가회로가 타당성을 갖는지 검토한다. 또한 실험결과를 토대로 직류 배전시스템의 TN 접지방식에서 인체감전 및 설비 누전에 따른 구분동작이 가능한 직류전용 누설전류 검출 기법을 제안하고 가축을 대상으로 한 실험을 통하여 검증 한다.
  • 본 논문에서는 직류 배전계통에서의 인체 보호기술에 관련한 IEC 60479 표준 “인체감전의 생리학적 현상”에 제시되어 있는 인체감전 현상에 대하여 교류환경과 직류환경에서 인체임피던스의 특성에 대한 실험을 통하여 분석하였다.
  • 직류와 교류에서 설비지락 사고와 인체감전 사고에 의한 누설전류 검출이 차이가 있다는 것을 검증하기 위해 시뮬레이션을 진행 하였다. 그림 15와 그림 16은 AC와 DC에서의 인체 감전 및 설비지락 사고 시뮬레이션 회로를 나타낸다.

가설 설정

  • 를 도출 할 수 없다. 따라서 인체의 내부저항 Ri는 DC 감전 시의 저항값과 동일하다고 가정하고 등가회로 해석을 진행하였다. AC 감전 시 2초 후의 최종 저항값 Rs_2s는 식 (9)를 식 (7)에 대입함으로써 식 (10)과 같이 도출할 수 있다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
IEC 60479 표준에서 인체 임피던스에 영향을 주는 요소는? IEC 60479 표준에서 인체 임피던스는 통전경로, 접촉전압, 인체에 흐르는 전류의 지속시간, 주파수, 피부의 습기, 접촉면적, 접촉압력 및 온도가 영향을 주는 것으로 설명하고 있다. 그림 1에서 보듯이 인체 임피던스의 전기적 등가회로는 저항과 병렬커패시터, 그리고 직렬저항으로 구성되는 3개의 요소를 갖는다고 제시한다.
랜들 등가회로의 임피던스 주파수 스펙트럼의 특징은? 랜들 등가회로의 임피던스 주파수 스펙트럼은 주파수 제로에서 무한대까지 반원 형태의 궤적을 그리는 특징이 있다. 본 논문에서는 상용주파수 이하의 주파수대에서 실제 인체를 대상으로 하여 위험하지 않은 낮은 레벨의 감전실험을 수행하여 IEC 60479에서 제시하는 랜들 등가회로가 타당성을 갖는지 검토한다.
직류 배전망의 보호대책에서 확보되어야 하는 두 가지는? 직류 배전망의 보호대책은 두 가지 측면에서 확보가 되어야 한다[1]. 첫 번째로 인체 감전에 대한 보호이고, 두 번째로는 전력설비 및 기기의 보호이다[2]-[4]. 두 가지 모두 대지와의 접지에 의해 발생하는 누설전류 검출과 차단을 기본으로 하고 있다[5]-[8].
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참고문헌 (11)

  1. IEC TR 60755, "General requirements for residual current operated protective devices," 2008. 

  2. International Electrotechnical Commission, "Low-voltage electrical installations, Part 1: Fundamental principles, assessment of general characteristics, definitions," 603634-1, IEC, 2005. 

  3. D. Salomonsson, L. Sogder, and A. Sannino, “Protection of low-voltage DC microgrids,” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 24, No. 3, pp. 1045-1053, 2009. 

    상세보기 crossref

  4. M. Noritake, T. Iino, A. Fukui, K. Hirose, and M. Yamasaki, "A study of the safety of the DC 400 V distribution system," IEEE INTELEC 31st International, pp. 1-6, Oct. 2009. 

  5. W. K. Lee, B. H. Han, H. M. Jung, and H. S. Kim, "Development of residual current detector for DC distribution system," in Korean Power Electronics Annual Conference, pp. 53-54, Jul. 2013. 

  6. D. W. Kim, Y. B. Lim, S. I. Lee, J. H. Kim, and D. C. Kang, "Prevention techniques of electrical fire and electrical shock caused by leakage current," Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical installation Engineers, Vol. 27, pp. 82-87, Jun. 2013. 

  7. H. J. Kim, J. B. Baek, G. S. Seo, K. S. Choi, H. S. Bae, and B. H. Cho, "Research on earth leakage circuit breaker for DC-based green home," in Korean Power Electronics Annual Conference, pp. 76-77, Nov. 2010. 

  8. W. K. Lee, and H. S. Kim, "Development of residual current detector for protecting human and equipment of TN grounding systems in DC power distribution systems," in Korean Power Electronics Annual Conference, pp. 64-65, Nov. 2014. 

  9. S. M. M. Alavi, A. Mahdi, S. J. Payne, and D. A. Howey, “Identifiability of generalized randles circuit models,” IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 25, No. 6, pp. 2112-2120, Nov. 2017. 

    상세보기 crossref

  10. International Electrotechnical Commission, "Effects of current on human beings and livestock, Part 1: General Aspects," 60479-1, IEC, 2005. 

  11. IEC 60479, "Residual current protective device dependent or independent of line voltage," 2008. 

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