Journal of Advanced Marine Engineering and Technology

The Korean Society of Marine Engineering (한국마린엔지니어링학회)
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Detection Technique and Device of Series Arcing Phenomena

직렬아크현상의 검출기술 및 장치

  • 지홍근 (한국해양대학교 전기전자공학부) ;
  • 정광석 (한국해양대학교 전기전자공학부) ;
  • 박대원 (한국해양대학교 전기전자공학부) ;
  • 길경석 (한국해양대학교 전기전자공학부) ;
  • 서동환 (한국해양대학교 전기전자공학부) ;
  • 류길수 (한국해양대학교 IT공학부)
  • Received : 2009.11.12
  • Accepted : 2009.12.29
  • Published : 2010.03.31
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Abstract

Annually, electrical fires caused by arcing phenomena in power system rapidly increase as the use of more electric appliances, but there is no established method for the prevention of the accidents. With this background, this paper dealt with the experimental results on a series arc detection technique and a device for air conditioners. Series arcing phenomena that is generated in incomplete connection of air conditioners was simulated, and the frequency spectrum was analyzed. The Fast Fourier Transform (FFT) of the arc pulse showed that the dominant frequency components exist in ranges of 190 kHz~250 kHz and 900 kHz~1.6 MHz. An arc detection circuit with low cut off frequency of 170 kHz to attenuate 60 Hz by 170 dB and a signal discriminator were designed. Also, an algorithm which separate series arc signal from unwanted noises produced by switching operation, inverter, and surge was proposed. Application experiment was carried out on several types of air-conditioners by using the arc generator specified in UL1699, and the results showed the over 99 % accuracy.

전력계통에서 아크현상이 원인이 되는 전기화재는 전기제품의 사용증가에 따라 급증하고 있으나, 이들 사고를 방지할 수 있는 확립된 방법은 없다. 이들 배경에서 본 논문은 공기조화기에서 직렬아크 검출 기술과 장치에 대한 실험적 결과에 대해 기술하였다. 공기조화기의 불완전한 접속부에서 발생하는 직렬아크를 모의하고, 주파수 스펙트럼을 FFT로 분석한 결과, 190 kHz~250 kHz와 900 kHz~1.6 MHz 에 존재함을 알 수 있었다. 저역차단주파수가 170 kHz이며 60 Hz를 176 dB까지 감쇄시킬 수 있는 아크검출 및 파형정형 회로를 설계하였다. 또한 스위치 조작, 인버터 운전 및 서지 등에 의해 발생하는 노이즈로부터 직렬아크신호를 분리할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 적용실험은 UL1699에 규정 되어있는 아크발생장치를 이용하여 여러 형태의 공기조화기에서 수행되었으며, 99 %이상 검출능력을 나타내었다.

Keywords

References

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