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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이복희
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
이 논문의 연구 히스토리 (3)
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본 논문은 서지방호장치의 보호협조의 특성연구를 위한 실험 및 모의해석을 통한 분석결과를 나타낸다. 뇌서지 및 이상전압으로부터 전기전자기기를 효과적으로 보호하기 위해서는 입사되는 서지에너지로 인하여 SPD가 소손되지 않도록 SPD의 정격에너지용량이 충분해야하고, SPD의 제한전압이 보호대상 기기의 임펄스내전압 이내가 되도록 해야 한다. 이러한 기능을 원활히 수행하기 위해서 KS C IEC 61643-12규격에서는 SPD의 추가적인 설치를 권고하고 있다. 따라서 복수로 설치된 SPD는 그 역할을 원활히 수행하기 위해서 SPD사이의 보호협조가 이루어져야 한다. SPD의 보호협조에 영향을 미치는 요소는 입사전류의 크기와 지속시간, SPD의 정격, SPD사이의 거리등이 있으며 이러한 조건에 따라, SPD의 동작특성은 다르게 나타난다. 또한 SPD 설치할 때는 누전차단기를 기준으로 하여 SPD의 결선유형을 결정하는데, SPD의 결선유형에 따라 동작특성이 다르게 나타난다. 본 논문에서는 종속접속 된 SPD의 에너지 분배에 대하여 이해하고, 보호협조를 위한 적절한 적용 및 설치방법을 제안하기 위하여, SPD의 실제 설치조건에서의 실험을 수행하여 그 결과를 나타내었다.
그 결과 상위SPD와 하위SPD의 결선유형이 같은 조건에서 상위 SPD의 전압보호레벨이 하위 SPD의 전압보호레벨보다 낮은 경우 상위 SPD가 대부분의 에너지를 분담하고 그 값이 각각의 SPD 에너지 내량을 넘지 않아야 에너지협조가 양호한 것으로 나타났다. 하지만 상위 SPD의 전압보호레벨이 하위 SPD의 전압보호레벨보다 높은 경우 보호대상기기에 입사되는 전압을 낮게 제한하는 효과는 얻을 수 있으나 SPD 사이의 거리가 짧은 경우 상위 SPD뿐만 아니라 하위 SPD로도 많은 에너지가 분배됨을 알 수 있었고, 직격뢰 입사전류 12.5 kA에 대하여 하위 SPD로 분배되는 에너지는 하위 SPD의 에너지내량을 넘어서는 값을 보였다. 이러한 현상은 SPD사이의 거리가 길어질수록 상위 SPD로 대부분의 에너지가 집중되었다. 상위와 하위 SPD의 결선유형이 다른 조건에서는 상위 SPD가 CT2의 결선유형이고 하위 SPD가 CT1인 경우, L-G사이에 상위 SPD가 두개의 MOV(Matal Oxide Varistor)가 직렬 연결되어 상위 SPD의 전압보호레벨이 하위 SPD의 전압레벨에 비하여 약 2배의 값을 가지게 되어 SPD 사이의 거리가 짧은 경우 하위 SPD로 더 많은 에너지가 분배되었다. 하지만 이러한 현상 역시 입사전류가 커질수록, SPD사이의 거리가 길어질수록 상위 SPD로 에너지분배가 집중되었다. 따라서 SPD의 보호협조특성은 SPD의 정격과 설치조건에 영향을 받으며, 상위 SPD의 전압보호레벨이 하위 SPD보다 높을 경우 SPD 사이의 거리가 짧고, 입사전류가 작은 조건에서는 보호협조가 되지 않았으나, 입사전류가 크고 SPD 사이의 거리가 긴 조건에서는 효과적인 보호협조가 됨을 알 수 있었다. 또한 이러한 결과는 유도뢰와 직격뢰 모두 비슷한 경향을 보였으며, 다만 직격뢰는 입사에너지가 유도뢰에 비하여 아주 큰 값을 보이므로 상위 SPD의 전압보호레벨이 하위 SPD보다 크고 SPD 사이의 거리가 짧은 경우, 하위 SPD의 에너지 내량을 넘는 에너지가 하위 SPD로 분배되는 결과가 나타났다. 시뮬레이션 결과는 실험결과와 비슷한 결과를 얻을 수 있었으나 상위 SPD의 잔류전압이 실험결과보다 큰 값을 보였다.
그 결과 상위SPD와 하위SPD의 결선유형이 같은 조건에서 상위 SPD의 전압보호레벨이 하위 SPD의 전압보호레벨보다 낮은 경우 상위 SPD가 대부분의 에너지를 분담하고 그 값이 각각의 SPD 에너지 내량을 넘지 않아야 에너지협조가 양호한 것으로 나타났다. 하지만 상위 SPD의 전압보호레벨이 하위 SPD의 전압보호레벨보다 높은 경우 보호대상기기에 입사되는 전압을 낮게 제한하는 효과는 얻을 수 있으나 SPD 사이의 거리가 짧은 경우 상위 SPD뿐만 아니라 하위 SPD로도 많은 에너지가 분배됨을 알 수 있었고, 직격뢰 입사전류 12.5 kA에 대하여 하위 SPD로 분배되는 에너지는 하위 SPD의 에너지내량을 넘어서는 값을 보였다. 이러한 현상은 SPD사이의 거리가 길어질수록 상위 SPD로 대부분의 에너지가 집중되었다. 상위와 하위 SPD의 결선유형이 다른 조건에서는 상위 SPD가 CT2의 결선유형이고 하위 SPD가 CT1인 경우, L-G사이에 상위 SPD가 두개의 MOV(Matal Oxide Varistor)가 직렬 연결되어 상위 SPD의 전압보호레벨이 하위 SPD의 전압레벨에 비하여 약 2배의 값을 가지게 되어 SPD 사이의 거리가 짧은 경우 하위 SPD로 더 많은 에너지가 분배되었다. 하지만 이러한 현상 역시 입사전류가 커질수록, SPD사이의 거리가 길어질수록 상위 SPD로 에너지분배가 집중되었다. 따라서 SPD의 보호협조특성은 SPD의 정격과 설치조건에 영향을 받으며, 상위 SPD의 전압보호레벨이 하위 SPD보다 높을 경우 SPD 사이의 거리가 짧고, 입사전류가 작은 조건에서는 보호협조가 되지 않았으나, 입사전류가 크고 SPD 사이의 거리가 긴 조건에서는 효과적인 보호협조가 됨을 알 수 있었다. 또한 이러한 결과는 유도뢰와 직격뢰 모두 비슷한 경향을 보였으며, 다만 직격뢰는 입사에너지가 유도뢰에 비하여 아주 큰 값을 보이므로 상위 SPD의 전압보호레벨이 하위 SPD보다 크고 SPD 사이의 거리가 짧은 경우, 하위 SPD의 에너지 내량을 넘는 에너지가 하위 SPD로 분배되는 결과가 나타났다. 시뮬레이션 결과는 실험결과와 비슷한 결과를 얻을 수 있었으나 상위 SPD의 잔류전압이 실험결과보다 큰 값을 보였다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구 배경 및 필요성 11.2 연구 목적 31.3 연구 내용 4제 2 장 이 론 62.1 용어 정리 62.2 서지 92.2.1 서지의 종류 92.2.2 뇌서지 112.2.3 뇌서지의 발생메카니즘 132.2.4 뇌격점의 위치에 따른 서지 222.3 서지방호장치 292.3.1 서지방호장치의 기능 292.3.2 서지방호장치의 종류 312.3.3 서지방호소자의 종류 322.3.4 금속산화물 바리스터 352.3.5 SPD의 등급시험 402.3.6 SPD의 결선유형 422.4 서지방호장치의 보호협조 442.4.1 SPD의 에너지부담 442.4.2 SPD의 전압보호레벨의 선정 452.4.3 종속 접속된 SPD의 동작특성 472.4.4 SPD의 결선유형에 따른 보호협조 특성 49제 3 장 실험 및 모의해석 513.1 실험 513.1.1 실험회로 및 조건 513.1.2 측정장치 및 시료 543.1.3 실험방법 573.2 모의해석 583.2.1 모의회로 583.2.2 모의해석방법 60제 4 장 결과 및 고찰 634.1 직격뢰 전류에 대한 SPD의 보호협조 634.1.1 동일한 결선유형으로 구성된 SPD시스템의 10/350 [] 전류에 대한 협조특성 634.1.2 다른 결선유형으로 구성된 SPD시스템의 10/350 [] 전류에 대한 협조특성 904.1.3 10/350 [] 전류에 대한 협조된 SPD의 에너지 분담특성 994.2 유도뢰 전류에 대한 SPD의 보호협조 1084.2.1 동일한 결선유형으로 구성된 SPD시스템의 8/20 [] 전류에 대한 협조특성 1084.2.2 다른 결선유형으로 구성된 SPD시스템의 8/20 [] 전류에 대한 협조특성 1404.2.3 8/20 [] 전류에 대한 협조된 SPD의 에너지 분담특성 152제 5 장 결 론 161참 고 문 헌 163연구결과 발표실적 174
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