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1. 제안 배경(문제점) 및 필요성 (왜 활선상태에서 IGR을 관리해야 하는가?)
2. 현재 방식의 문제점 및 한계성은 ?
3. 누전전류 측정결과 판단자료 ( 누전전류가 인체에 미치는 영향은?)
4. 누전 측정기술의 종류 및 .단점 비교 (왜 위상차 측정방식이 좋은가?)
5. 각 국의 사례 비교
6. 활선 상태에서 IGR 누전분석(활선 절연저항측정) 응용분야
7.기대 효과
8.납품 실적
※ 누전측정, 진단, 분석대책 용역 서비스 제안
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1. 제안 배경(문제점) 및 필요성 (왜 활선상태에서 IGR 누전전류를 관리해야 하는가?)
가정과 사무실에 많이 있는 전자식 형광등, PC, 복사기, 프린터등에 있는 SMPS, 인버터등 디지털 장비에는 전압안정화 회로 및 노이즈 제거를 위한 콘덴서를 많이 사용하고 있고, 전력케이블의 규모가 커져 대지 정전용량 증대로 종합적인 누설 전류가 크게 발생되어 누전차단기가 오동작하나, 정확한 원인을 파악, 분석하지 못하고 있는 실정이며,
또한 원인을 찾기 위해서는 모든 장비의 전원선을 분리 후에 절연저항 측정기(Megger)로 측정하여야 하지만 현실적으로 장비를 다운시켜서 절연저항을 측정할 수 있는 대상이 극히 더물어 대부분 절연저항 시험을 하지 못하고 있는 상황이며, 또한 절연저항 시험할 경우에는 심야에 작업함으로써 인력과 경비낭비가 많은 실정입니다.
따라서 현재의 절연저항 측정방식으로는 통신, 방송, 전기제어 장비의 내부 회로에 있을 수 있는 절연저항을 측정할 수 없다는 결정적 한계를 가지고 운영하고 있습니다.
※참조 : 전기설비 기술기준의 판단기준
제13조 (전로의 절연저항 및 절연내력) ⓛ사용전압이 저압인 전로에서 정전이 어려운 경우 등 절연저항 측정이 곤란한 경우에는 누설전류를 1㎃이하로 유지하여야 한다.
- 해설 : 에너지 절약과 제어기능이 우수하여 세탁기, 에어컨, 엘리베이터, 자동제어용 정밀 모터등에 많이 사용되고 있
는 인버터는 고주파 누설전류가 많이 발생되어 건물 내 배선을 통하여 모든 전자기기에 전자장해를 일으킬 우
려가 있고, 발.변전소등 주요 전력 제어실에서는 누설전류의 과다로 기존 누전차단기를 설치할 경우 오작동이
많아 누전차단기의 설치지역에서 예외 구역으로 허용하고 있지만, 이때 만약 실제 저항성 누전이 발생하면 누
전화재로 이어질 수가 있어 매우 위험하여 별도로 온라인 상시 누설경보기를 설치할 것을 권고하여 일부 사용
하고 있지만, 이 방식 또한 벡터합으로 측정되어 정확한 누전경보를 발생시킬 수가 없는 상황입니다.
상기 조항의 누설전류 1mA는 정확하게 말하면 저항성분에 흐르는 전류를 의미하기 때문에 저항성 누전전류
1mA로 표현하는 것이 좋다고 봅니다.
제41조 (지락차단장치 등의 시설) ⓛ금속제 외함을 가지는 사용전압이 60V를 초과하는 저압의 기계 기구로서 사람이 쉽게 접촉할 우려가 있는 곳에 시설하는 것에 전기를 공급하는 전로 ( 제2항, 제166조 제2항 제2호, 제189조 제1항, 제8호, 제192조 제1항 제5호, 제202조 제2항, 제221조제4항, 제225조제4항, 제234조제4항, 제235조 제1항 제9호, 제3항 및 제4항, 제236조 제1항, 제9호, 제2항, 제3항 및 제4항 제237조 제3항 제2호 및 제4항 제3호, 제241조 제1항 제6호 제249조 제4항에 규정하는 것 및 관등회로를 제외한다. 이하 이 항에서 같다) 에는 전로에 지락이 생겼을 때에 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 하여야 한다. 다만, 다음 각 호의 1에 해당하는 경우에는 그러하지 아니하다.
1. 기계기구를 발전소.변전소.개폐소 또는 이에 준하는 곳에 시설하는 경우.
2. 기계기구를 건조한 곳에 시설하는 경우.
3. 대지전압이 150V 이하인 기계기구를 물기가 있는 곳 이외의 곳에 시설하는 경우
4. 전기용품안전관리법의 적용을 받는 2중 절연구조의 기계기구를 시설하는 경우
5. 그 전로의 전원측에 절연변압기(2차 전압이 300V 이하인 경우에 한한다)를 시설하고 또한 그 절연변압기의 부하측의 전로에 접지하지 아니하는 경우.
6. 기계기구가 고무?합성수지 기타 절연물로 피복된 경우
7. 기계기구가 유도전동기의 2차측 전로에 접속되는 것일 경우
8. 기계기구가 제12조 제8호에 규정하는 것일 경우.
9. 기계기구내에 전기용품안전관리법의 적용을 받는 누전차단기를 설치하고 또한 기계기구의 전 원연결선이 손상을 받을 우려가 없도록 시설하는 경우
④ 저압 또는 고압전로로서 비상용 조명장치?비상용승강기?유도등?철도용 신호장치, 300V 초과 1,000V 이하의 비접지 전로, 제27조제6항의 규정에 의한 전로, 기타 그 정지가 공공의 안전 확보에 지장을 줄 우려가 있는 기계기구에 전기를 공급하는 것에는 전로에 지락이 생겼을 때에 이를 기술원 감시소에 경보하는 장치를 설치한 때에는 제1항 내지 제3항에 규정하는 장치는 이를 시설하지 아니할 수 있다.
현재의 누전차단기는 누설전류와 누전전류의 벡터 합에 따라 동작하므로 유효성분 누전전류에 동작하는 유효성분 동작형 누전차단기와 누전 상황의 정확한 분석을 함으로써 국민의 인명과 재산과 주요설비 보호를 위해 “활선상태에서 저항성 누전전류만 분리측정 및 분석, 차단하는 기술 즉, 활선상태에서 절연저항을 산출하는 기술” 을 제안합니다.
2. 현재 누설전류계에 의한 측정 방식의 문제점 및 한계성은 ?
■ 현재 방식에서 누전측정의 문제점 및 한계성
공장 등에서 현재 누전차단기를 중 감도형 누전전류용(100, 200, 300, 500mA급)으로 설치하여 운영 중에 있는 누전
차단기도 근본적으로 아래와 같은 문제점을 항상 내포하고 있다. 즉, 용량성 누설전류가 50mA가 흐르는 전로에서 저
항성 누전전류 10mA가 흘러도 기존의 누설전류계는 1mA 가 증가되는 것으로 인식을 하게 되고, 저항성 누전전류
20mA가 한 지점에서 누전이 되면 약 1시간 뒤에 발화가 될 수 있는 큰 전류인데도 기존의 누설전류계로는 약 3.85mA
정도가 증가되는 것으로 측정되는 결정적 문제점을 가지고 있다.
ㅇ 우리나라의 3상 4선식 Y결선에서의 누전전류 측정의 한계
현재 3상4선식 Y결선 방식에서는 종합적인 저항성 누전전류를 하나의 ZCT에서 측정해 낼 수 있는 기술적 이론이
성립되지 않고 있어, 현재 기술로는 3상 4선식 방식일지라도 저항성 누전전류는 단상 씩으로 밖에 측정할 수 없다.
이유는 각 3상 전류가 120도 위상각으로 완전평형이 되어서 중성선 전류가 0(zero) Amp가 흐를 경우에만 저항성
누전 전류를 측정할 수 있으나, 이런 경우의 확률은 거의 없기 때문이다.
■ 대지 절연저항과 대지 정전용량 개념 (IGR과 IGC는 무엇이 다른가?)
영상변류기(Zct)로 측정된 누전 전류 Io는, 절연열화 누전전류(IGR)와 정전용량 누설전류(IGC)의벡터 합입니다. Igc는 실제 누전되지 않는 정상적인 전기선로에 의한 전류이므로, 실제 절연저항관리에서 핵심은 실제 누전전류인 Igr를 관리하는 것임.
3. 누전전류 측정결과 판단자료 ( 누전전류가 인체에 미치는 영향은?)
3.1 외국의 자료
1969년, 달지엘(Dalziel)은 인체감전에 위험한 누전전류의 크기를 연구하고 다음의 연구결과를 발표하였습니다.
<ETHAL ELECTRIC CURRENTS IEEE Spectrum, Vol. 6, pp. 44-50>
For Children-------------- 4.5mA
For Women--------------- 6.0mA
For Men------------------ 9.0mA
상기 연구에서, 상기 전류가 99.5% 이탈할 수 있는 한계전류인 불수전류(不隨電流)로 확인 되었습니다.
따라서, 미국 인체감전보호형 누전차단기(UL 943 Class A)의 차단전류는 6mA±1mA로 되어 있습니다.
[3.2 국내의 자료]
3.2 한국의 기준
- 2002년 KS C 4613 누전차단기의 규 격:
. 감전보호용 누전차단기는 정격감도전류에서 동작시간이 0.03초 이내
. 고감도형 누전차단기는 정격감도전류가 30mA 이하
- 2003.2.28 산업자원부 고시 제2003-24호 전기설비기술기준 개정고시:
누전차단기 기준을 강화하기 위하여 “욕실 등 인체가 물에 젖은 상태에서 물을 사용하는 장소에 콘센트를 시설하는 경우에는
인체감전용 보호형 누전차단기(정격 감도전류 15mA이하, 동작시간 0.03초 이하 전류동작형)의 설치를 권고하였음.
4. 누전 측정기술의 종류 (왜 위상차 측정방식이 좋은가?)
전력케이블이 덕트 또는 지중관로 속에 포설되어 있으면 상태 점검이 불가능하므로, 케이블의 상태를 정확히 점검하기 위해서는 특수하게 설계된 측정기가 필요합니다.
과거에는 사선상태에서 절연저항을 측정하여 케이블의 상태를 점검하는 기술이 많이 사용되어왔으나, 수 년 전부터 24시간 동작하여야 하는 수용가 설비가 증대됨에 따라 활선상태에서 누설전류를 측정하여 케이블의 상태를 확인하는 기술이 개발되어 있습니다.
※ 위상차 측정에 의한 IGR 누전측정 기술의 장점.
- 주파수 주입방식의 Igr측정은 최근에 많이 사용하게 된 인버터, PC 등에서 발생하는 고조파 잡음전류에의해 오차가 많이 발생되지만,
- Igr누전측정 기술은 「활선 전원」의 전압과 Igo 전류의 위상차이를 산출하여, 정전을 시키지 않고도 실제누전전류(Igr)를 정확하게 산출하는 것으로, 오랜 연구결과와 실제 현장에서도 많이 사용해 본 결과측정값에 신뢰성이 있음이 확인되었으며,
- 특히 회로를 원칩화하여 소형화함으로써 누전차단기를 경제적으로 제작할 수 있게됨.
4-1. 절연저항 측정방식의 종류
가. 절연저항 측정방식
- 전력케이블의 절연열화 측정에 국내에서 가장 많이 사용하는 방법은 500V~1,000V 직류 전압을 발전시켜 절연저항을 측정하는 방식임
- 케이블에 인가하는 전압을 낮은 전압부터 단위 별로 인가하지 않고 내전압치에서 바로 측정하는 경우가 많아서, 직류고압 인가로 인한 케이블 절연체의 특성을 열화시킬 우려가 있슴.
나. 영상변류기 (Zct) 측정방식
다. 주파수 주입형 IGR 측정방식
- 영상변류기(Zct)의 내부에 전원선과 접지선을 삽입시켜 누설전류의 유효분을 계측할 경우, 피측정 케이블의 상태 등에 따라 오차가 발생하는 것을 해결하기 위하여 개발된 기술임.
- 접지선을 절연검출용으로 사용하기 위하여, 특별히 고안된 “기준전압발생기(10Hz 펄스)”를 피측정 전력선에 인가하기 위한 “중첩용 트랜스”를 통해 인가하여, 영상변류기(Zct)에서 이 신호를 검출 및 신호처리하여 순수 저항성분에 의한 누전전류(Igr)을 측정함.
- 현재 PLC(Power Line Carrier : 전력선통신) 기술을 적용하고 있는 선로에서는 오작동 우려가 있어 적용이 곤란하며, 고조파 발생하는 현장에서는 오차가 발생하고 있음.
라. 위상차 측정 IGR 측정방식
- 전압 검출부에서 검출된 전압을 기준전압으로 하면 영상변류기(Zct)에서 측정한 누전전류는 Igc의 성분이 포함되었으므로, 위상차 θ를 산출한 다음, 벡터 분해 공식으로 저항성분 누전전류(Igr)을 분리, 산출함으로써 매우 신뢰성있는 방식임. (2006.4. 세계 특허 등록 기술임)
- 고조파 발생지역에서도 측정값의 오차가 없음.
5. 각 국의 사례 비교
가. 일본의 사례
지진이 잦은 일본에서는 지진이 일어난 후 전기감전 및 화재사고를 방지하기위하여 공기업 및 엔지니어링업체에서 활선상태에서 전력선의 절연상태를실질적으로 측정할 수 있는 기술을 이미 오래 전부터 개발하여온 결과 최신특허기술이 개발되고 있고, 여러 업체에서 관련제품을 개발하여 전기로 인한사고감소에 노력하고 있음.
나. 미국의 사례
UL 943 Class “A”의 인명보호용 누전차단기는 Trip 전류를 5mA로 아주엄격하게 적용하고 있음. (2006.2.6 발표), UL에서는 “누전차단기의 실효성”을 검토한 결과, 1970년 이전년간 700명 이상 감전사망에서 2001년까지 점차 400명 선까지 감소추세이지만,설치된 지 얼마간의 시일이 경과된 누전차단기에 고장이 발생한다는 현장조사를근거로, 2006.7.28 현재 생산중인 모든 누전차단기의 생산을 중지하고 다음의신규기능의 추가를 의무 권고하였음.
- 자체 테스트결과 고장시, 가시청 경보발생 또는 Trip
- 오 결선 설치시, Trip
다. 한국의 사례
- 현재 KS C 4613 누전차단기 규격은 30mA 이상으로 되어 있으나, 이것은UL기준보다 휠씬 초과하는 수치임 (15mA이상은 치사수준임)
- 2003.2.28 산자부, 전기설비기술기준 개정고시에서 인체보호용 누전차단기는15mA이하, 0.03초이하로 되어 있으나 UL기준에 위험수준임.
- 가로등 누전차단기는 30mA로 주로 사용하고 있으나, 일부는 오동작으로설치를 꺼리고 있고 (오동작시 가로등이 꺼져서 민원이 야기됨), 이로 인하여우기시 감전으로 인한 사망 사고 발생 우려가 상존함.
- 공장 단위에서 누전 차단기 오동작 사례 빈번하게 발생
6. 활선 상태에서 IGR 누전전류 분석(활선 절연저항측정) 및 대책 응용분야
ㅇ 관련 참조 기준
- IEC60950/UL60950에서 요구하는 정보통신 설비의 전기안전 기준 : 누설전류 아래 기준 이하 유지
. Class Ⅱ (접지없는 기기) 0.25㎃ → 220V 시 약 0. 88 MΩ
. Class Ⅰ (접지있는 기기) 0.35㎃ → 220V 시 약 0. 63 MΩ
ㅇ 참고 연구 논문
ㅇ논문 제목 : 서지전류가 입사된 ZnO 바리스터에 흐르는 누설전류의 특성연구
(산업자원부 지원과제 수행 : 2006. 5 발표)
ㅇ저자 : 이복희, 이봉, 이수봉인하대 교수
ㅇ논문 요지
- 서지보호기는 서지흡수가 누적되면 저항성 누전전류로 인해서 화재가 발생할 수 있음.
- 서지흡수의 횟수가 지나고 나면 저항성 누전전류가 급격히 증가하여 서지보호기가 파괴됨.
(임펄스 전류 크기가 클수록 서지보호기 파괴가 빨라짐)
- 저항성 누전전류의 크기를 측정하여 서지보호기의 수명을 예측 가능함.
- 서지보호기를 정기적으로 교체하는 기준을 마련함.
(저항성 누전전류 2 mA 이하에서 교체하는 것이 바람직할 것으로 예측됨)
- 실험 데이터 그래프 참조
 
ㅇ 응용분야
- 가로등 지중 케이블 , 등주의 누전여부 측정으로 가로등 누전차단기의 오동작 원인 파악
- 건물 , 공장내 전등 부하의 누전에 의한 누전차단기 오동작 원인 파악
- 수영장 및 공장, 발전소의 수중 조명등 또는 지하실 조명등의 누전차단기 오동작 원인 파악 및 대책
- 백화점, 놀이기구등의 누전 점검 및 안전한 누전차단 대책
- 일반 사무실 PC 부하의 누전차단기 오동작 원인 파악
- 써지 보호기의 건전성 ( 누전 , 누설전류 열화 추이 ) 파악 , 분석 예측 .
- 장구간 전원 케이블의 누전차단기의 오동작 ( 저항성 성분과 용량성 성분 ) 원인 파악
- 공장 자동화 설비의 누전과 누설전류 측정을 통한 장비의 절연 및 차폐 정도를 파악하여 낙뢰시 접지선을 통하여 장비측으로 흘러 들어오는 써지 유입경로를 예측할 수 있음 .
- 단상 모터의 절연 점검 및 확인 .
- 통신 , 전력 IT 장비의 누전 , 누설전류의 변화추이를 측정 , 분석하면 장비의 절연파괴 정도 , 콘덴서 열화로 인한 정전용량 성분등을 유추할 수 있음 .
- 전기, 통신장비의 먼지등으로 인한 누설전류 크기 측정 및 원인 파악
- 발전소 배관 히팅 케이블의 누전부위 점검 확인
- 공사 후 활선상태 절연여부의 신속한 확인, 점검으로 시간 및 인력절감
- 공사장 임시 동력 누전 안전성 검사 및 공사 전동공구 점검 확인
- 상가 및 가정집 누전상태 확인(외부 계량기함에서 특수 탐침을 이용할 경우 가능함)
- 의료장비 및 전자악기등의 누전, 누설전류 측정 및 인체 유해 정도 파악
- 방송 및 음향장비의 누전 여부(절연저항파괴) 점검 확인시 : KBS 적용
7. 기대 효과
ㅇ 유효성분 누전전류의 관리 대책으로 누전으로 인한 인명피해 방지 및 국가 재산 보호
ㅇ 산업재해 사전 예방으로 경제적 효과 극대화
ㅇ 고감도 누전차단기 보급의 보편화로 누전차단기에 의한 사망사고 획기적 감소 가능
ㅇ 누전차단기 설치 불가능 지역의 최소화로 감전 , 누전화재 사고의 근본적 차단 가능
- 각종 파이프 라인 전열선 , 옥외 조명지역 , 발 . 변전소 부근 , 화약 창고 , 교통 신호등 , 옥상 조명등 ,
전기 온상내 전열 및 조명등 등
ㅇ 각종 실내 , 야외조명등 설계 방법 개선으로 설계 , 시공비 절감 가능
- 현재 누전차단기 보다 유효성분 동작형 누전차단기로 교체시 형광 등 수량 2 배로 증설 가능함
- 전기 배선방식이 1 열 다량 배치 ( 정격 용량에 의거 설계 ) 가능하여 시공비가 훨씬 적게 들어가 경제
성이 확보됨
ㅇ 온라인 상시 감시시 누전 취약지구의 사전 누전경보 예고로 대형 전기 누전 화재 방지
ㅇ 안전한 놀이 기구 사용으로 인명 피해 최소화
ㅇ 병원 의료기기 누전 예방 가능
ㅇ 회로 분리 수량이 적게 되어 도면이 간단하게 되며 시공비 절감 .
ㅇ 조명등 유지 , 보수비등 운영비 절감
ㅇ 국가 누전 화재 경보 및 방재 대책 설비의 구축에 기여
ㅇ 방송장비의 활선상태에서 절연저항측정이 가능하여 업무효율성 증대
ㅇ 세계 건설공사 수주시 고품질 , 고신뢰성 , 고경제성으로 해외 수출에 따른 국가 이익에 큰 기여를
할 수가 있음 .
8. 납품 실적
- 한국전력 전국 지사, 전력관리처
- 한전 KPS 전국사업소 ( 원자력 발전소등 16 개 전기부서 )
- 한국중부발전 계측제어 보수 측정자이 지정(삼창기업)
- 한전 KDN 전국지사
- 삼성토탈 화학 공장
- 삼성 반도체, 피케이엘, 스테코 반도체 공장
- 지자체 : 예산군청
- 병원 : 울산의대병원
- 연구소 : 강릉해양과학연구원
- 방송국 : KBS
- 국방 : 3사관학교
- 가스 : 한국가스기술공사
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※ 누전측정, 진단, 분석대책 용역 서비스 제안 |
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재신정보에서는 현장에서의 누전문제를 해결하기 위해 누전분석기를 사용하여 누전측정,
진단, 분석 및 전기품질 전반의 대책에 대한 유료 용역 서비스를 제공하고 있습니다.
-> 문의 : 재신정보 기술부장 조 현선( 02-3472-7874 )
1. 진단 실적
가. 2008. 6. 26 ㅇㅇ 기지 정보통신 제어장비의 누전, 절연저항측정 용역 시행(LG히다찌)
나. |
★ IGR분야 제품 동영상 보기 ★
상기 제안서에서 제안된 장비의 전기누전 분석,진단,차단 기술에 관련된 동영상을 주제별로 나누어 공개하오니 아래 해당 동영상을 시청하시기 바랍니다.(곰플레이에서 가장 잘 보입니다.)
가. 활선 저압 전선로상에서 전선로와 전기장비의 합산 IGR 누전전류를 측정하여 절연저항을 측정하는 동영상입니다. 이때 전기,통신,제어,방송 장비등의 전원을 끄지 않고 측정하여야 합니다. ▶
나. 사무실의 누전차단기를 떨어뜨리게 하는 가장 많은 요인 중의 하나인 PC와 모니터에 대한 평상시 용량성 누설전류 측정 ,분석 시험 동영상입니다. PC 2세트, 모니터 1대에 대한 총합 누설전류 시험입니다. ▶
다. 형광등에 대한 누설전류 측정 시험 동영상입니다. 52W*4와 32W*4 개의 형광램프를 사용할 때의 누설전류 측정입니다. ▶
라. 전자악기의 누전검사 방법과 전자악기 연주 중에 누전이 되었을 경우에 자동적으로 전자악기를 다운시키는 시험 동영상입니다. 전자기타 악기 연주자는 5mA의 누전전류에도 큰 사고를 당할 수 있습니다. ▶
마. 전동공구의 사용 전 누전검사 방법과 전동공구를 사용 중에 누전되었을 경우에 자동적으로 전기를 차단하는 누전검사 장비에 대한 시험동영상입니다. ▶
바. 저항성 누전전류를 감시하는 기술을 이용하여 온라인으로 원격에서 전기 누전화재에 대한 예, 경보 시스템에 대한 시험 동영상입니다. 오경보 동작을 전혀 하지 않습니다. ▶
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첫댓글 활선절연저항측정