[논문]부하종류에 따른 회로의 누설전류 및 절연저항 특성 연구

한경철; 최용성

doi:10.7471/ikeee.2019.23.2.364

부하종류에 따른 회로의 누설전류 및 절연저항 특성 연구
Study on Characteristics of Leakage Current and Insulation Resistance for a Circuit According to Load Types 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.23 no.2, 2019년, pp.364 - 369

한경철 (Dept. of Electrical Engineering, DongShin University) , 최용성 (Dept. of Electrical Engineering, DongShin University)

초록
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본 논문에서는 전기재해를 일으킬 수 있는 요소를 미리 제거하기 위해 전등부하, 전열부하, 동력부하를 대상으로 누설전류와 절연저항을 측정하여 분포비율과 누적비율을 비교하고 분석하여 보다 효과적이고 신뢰성 있는 누설전류 검출방법을 찾고자 하였다. 누설전류와 절연저항의 적합 비율 차이는 전열부하 32.5%, 전등부하 22.8%, 동력부하 2.2%의 순으로 나타났으며, 누설전류계가 낮은 적합 비율을 나타내었으며, 누설전류계는 측정방법에 따른 오차와 용량성 누설전류 및 영상전류가 포함되어 있기 때문으로 생각되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The ratios of compliant branch circuit of leakage current and insulation resistance were 68.4% and 90.8%, respectively at the lamp load, 64.6% and 96.5% at the heat load, 86.7% and 88.9% at the power load. Limit of residual current of the zero phase secondary current value at the zero phase primary current was 100 A when rated primary current 400 A more than. The reason why the ratio of branch circuit of the leakage current was less than the ratio of compliant branch circuit of the insulation resistance might be that the leakage current includes the capacitive leakage current and the zero phase current.

주제어

표/그림 (10)

표 Table 1. Tolerance of zero phase current transformer. 표 1. 영상 변류기의 허용오차
표 Table 2. Residual current limit of zero phase current transformer. 표 2. 영상 변류기의 전류 한계
표 Table 3. Standard and error range of insulation meter. 표 3. 절연저항계의 표준과 허용오차
그림 Fig. 1. ZCT in steady-state. 그림 1. 정상 상태의 ZCT
그림 Fig. 2. ZCT in leakage state. 그림 2. 누설 상태의 ZCT
그림 Fig. 3. Distribution of leakage current and insulation resistance at lamp load. 그림 3. 전등부하의 누설전류와 절연저항의 분포
그림 Fig. 4. Distribution of leakage current and insulation resistance at heat load. 그림 4. 열부하의 누설전류와 절연저항의 분포
그림 Fig. 5. Distribution of leakage current and insulation resistance at power load. 그림 5. 동력부하의 누설전류와 절연저항의 분포
그림 Fig. 6. leakage current and insulation resistance by load type. 그림 6. 부하별 누설전류와 절연저항
표 Table 4. Leakage current and insulation resistance by load type. 표 4. 부하별 누설전류와 절연저항

AI 본문요약
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문제 정의

전기에너지는 전등, 전열, 동력에너지로 변환하여 일상생활 및 산업현장에서 편리하고 유용하게 사용하지만 부주의 사용 시 전기적, 기계적 손상에 의해 절연이 손상되고 노후설비는 자연열화에 의해 절연이 손상되면 누설전류가 흐르고 각종 전기 재해의 원인이 된다. 따라서 본 논문에서는 전기재 해를 일으킬 수 있는 요소를 미리 제거하기 위해 보다 더 효율적이고 신뢰성이 있는 누설전류 검출 방법을 찾고자 누설전류계와 절연저항계를 이용하여 전등부하 전열부하 동력부하로 구분하여 누설 전류와 절연저항을 측정하여 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 논문에서는 전기재해를 일으킬 수 있는 요소를 미리 제거하기 위해 전등부하, 전열부하, 동력부 하를 대상으로 누설전류와 절연저항을 측정하여 분포비율과 누적비율을 비교하고 분석하여 보다 효과적이고 신뢰성 있는 누설전류 검출방법을 찾고자 하였다.[8]

제안 방법

누설전류계를 이용한 누설전류 측정방법은 단상 2선식에서는 전원선 2가닥을 ZCT에 통과시켜 측정하였고 3상3선식에서는 전원선 3선을 ZCT에 통과시켜 측정하였으며 3상4선식에서는 전원선 3가 닥과 중성선 1가닥을 ZCT에 관통하여 측정하였다.
전등부하, 전열부하, 전등부하에 대하여 절연저항 계를 이용하여 절연저항을 측정할 때에는 전원 전압을 차단한 상태(정전)에서 절연저항계 검정색 리드선은 대지(접지단자)에 접속하고 빨간색 리드선은 피시험기 전원선에 접속하여 DC 500 V를 인가 하여 대지로 흐르는 누설전류를 측정한다. 이때, 인가전압을 대지로 흐르는 전류로 나누어서 저항 값을 산출하고 식 (1)과 같이 ㏁ 단위로 환산하여 나타내었다.
전열부하 198개 분기회로에서 누설전류 및 절연 저항을 측정하였으며 분포비율과 누적비율은 그림 4와 같다. 그림 4 (a)에서 누설전류의 허용값인 1 ㎃ 이하의 비율은 128개 회로 64.

대상 데이터

절연저항계는 sanwa사의 MG1000, 측정전압 500 V를 사용하였으며 그 규격은 표 3과 같다.

성능/효과

1) 전등, 전열, 동력의 부하종류별로 누설전류와 절연저항을 비교한 결과, 전등부하 193개 회로 중에서 62개 회로 32.1[%]가 누설전류 허용값인 1 ㎃를 초과하였고, 18개 회로 9.3%가 절연저항 허용값인 0.2 ㏁ 미만으로 나타났다.
2) 전열부하 182개 회로에서 66개 회로 36.3%가 누설전류 허용값인 1 ㎃를 초과하였고, 7개 회로 3.8%가 절연 저항 허용값인 0.2 ㏁ 미만으로 나타났다.
3) 동력부하 45개 회로에서 6개 회로 13.3%가 누설전류 허용값인 1 ㎃를 초과하였고, 5개 회로 11.1%가 절연저항 허용값인 0.2 ㏁ 미만으로 나타났다.
4) 누설전류와 절연저항의 적합 비율 차이는 전열 부하 32.5%, 전등부하 22.8%, 동력부하 2.2% 의 순으로 나타났으며, 누설전류계가 낮은 적합 비율을 나타내었으며, 누설전류계는 측정 방법에 따른 오차와 용량성 누설전류 및 영상 전류가 포함되어 있기 때문으로 생각되었다.
2%는 부적 합으로 나타났다. 전등부하에서 누설전류와 절연저 항의 적합 비율은 22.4%의 차이를 나타냈으며 누설전류의 적합 비율이 낮게 나타났다.
5%는 부적 합으로 나타났다. 전열부하에서 누설전류계와 절연 저항계에 의한 적합 비율은 31.9%의 차이를 나타 냈으며 누설전류계를 사용한 누설전류가 낮은 적합 비율을 나타냈다.
그림 3 (b)에서 가로축은 절연저항을 나타내고, 세로축은 절연저항에 대한 분포비율과 누적비율을 나타낸다. 절연저항 허용값인 0.2 ㏁ 이상은 178개 회로 90.8%가 적합하였고, 18개 회로 9.2%는 부적 합으로 나타났다. 전등부하에서 누설전류와 절연저 항의 적합 비율은 22.
그림 4 (b)에서 가로축은 절연저항을 나타내고, 세로축은 절연저항에 대한 분포비율과 누적비율을 나타낸다. 절연저항 허용값인 0.2 ㏁ 이상은 191개 회로 96.5%가 적합하였고, 7개 회로 3.5%는 부적 합으로 나타났다. 전열부하에서 누설전류계와 절연 저항계에 의한 적합 비율은 31.
그림 5 (b)에서 가로축은 절연저항을 나타내고, 세로축은 절연저항에 대한 분포비율과 누적비율을 나타낸다. 절연저항 허용값인 0.2 ㏁ 이상은 40개 회로 88.9%가 적합하였고, 5개 회로 11.1%는 부적 합으로 나타났다. 동력부하에서 누설전류계와 절연 저항계에 의한 적합 비율은 2.
전등, 전열, 동력부하별 누설전류와 절연저항을표 4와 그림 6으로 나타냈다. 표 4에서 누설전류계와 절연저항계를 사용한 누설전류 및 절연저항의 비율을 비교하면 전열부하 31.9%, 전등부하 22.4%, 동력부하 2.2%의 차이를 나타냈으며, 절연저항계를 사용한 측정값이 높은 적합 비율을 나타냈다.

후속연구

절연열화, 트래킹, 압착 손상, 미확인 단락 등에 의한 화재는 방치한 누설전류가 확대되어 결국 단락으로 진행 되어 발생한 화재라 볼 수 있다. 따라서 누설전류를 조기에 찾아내어 적절한 예방조치를 함으로서 전기화재를 미연에 방지할 수 있을 것으로 본다.[1-4]

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	2016년에 발생한 총 화재는 몇 건인가?	전기에너지는 깨끗하고 사용하기 편리한 청정에 너지로 현대인의 생활에 있어 한순간도 없어서는 안 될 중요한 생활필수품으로 자리 잡고 있으며 전기에너지의 편리함 이면에는 부주의 사용 또는 사고 시 인명피해 및 큰 재산 피해를 발생시킬 수 있다. 2016년에 발생한 총 화재는 43,413건이었으며, 이중 전기화재는 7,563건으로 전체화재의 17.4%를 점유하였으며 전기화재의 발화형태별 화재분석을 보면 절연열화에 의한 단락 1,934건(25.
	전기에너지의 편리함 이면에는 무엇이 있는가?	전기에너지는 깨끗하고 사용하기 편리한 청정에 너지로 현대인의 생활에 있어 한순간도 없어서는 안 될 중요한 생활필수품으로 자리 잡고 있으며 전기에너지의 편리함 이면에는 부주의 사용 또는 사고 시 인명피해 및 큰 재산 피해를 발생시킬 수 있다. 2016년에 발생한 총 화재는 43,413건이었으며, 이중 전기화재는 7,563건으로 전체화재의 17.
	누설전류를 조기에 찾아내어 적절한 예방조치를 할 경우 전기화재를 미연에 방지할 수 있을 것이라 보는 이유는 무엇인가?	1%)로 나타났다. 절연열화, 트래킹, 압착 손상, 미확인 단락 등에 의한 화재는 방치한 누설전류가 확대되어 결국 단락으로 진행 되어 발생한 화재라 볼 수 있다. 따라서 누설전류를 조기에 찾아내어 적절한 예방조치를 함으로서 전기화재를 미연에 방지할 수 있을 것으로 본다.

참고문헌 (8)

Y. H. Kim, "Consideration of Electrical Fire Prevention Measures Combing Electrical Fire Statistics and Cases," Hanyang University Graduate School, p.10, 2017.
D. W. Joo, "A Study on Prevention and Improved Statistical Classification of Electrical Fire Based on Statistics and Case Analysis," Seoul City University Graduate School, p.1, 2017.
H. M. Park, "Improvement of Electric Safety Management through Analysis for Check List of Electric Safety Management Agency," Seoul National University of Science & Technology Graduate School, p.9, 2017.
Korea Electrical Safety, Corporation Statistical analysis of electricity disaster in 2016, No.26, 2016.
M. I. Choi and others, J. KIIEIE, No.23, p.83, 2009.
N. K. Joo and others, KIEE symposium, p.172, 2009.
C. S Choi, S. Y. Han, KIEE symposium, p.301, 2008.
K. C. Han, Master Thesis, Dongshin Univ. 2018.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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