IEC와 KS에 부합한 IGC & IGR 전류 차단기의 알고리즘 구성에 관한 연구

A Study on the Algorithm Configuration of IGC & IGR Current Breakers in Accordance with IEC and KS

국가기술표준원 고시 제2021-0501호에 따라 전기용품안전기준(KC 60947-2 저압개폐장치 및 제어장치 제2부: 차단기)의 개정으로 용량성분의 누설전류(IGC)에 의한 오동작 방지에 효과가 있던 저항성분의 누설전류(IGR) IGR 누전차단기의 생산 및 판매가 금지되었다. 전산실, LED 램프 및 정보통신기기 등이 집약된 부하는 필연적으로 IGC가 증가하여 누전차단기를 오동작시킬 수 있다. 전기기기에서 발생되는 합성누설전류(IG)는 IGR(화재전류)와 IGC(오동작전류)의 벡터 합으로 표현된다. IGR은 전선로에 흐르는 누설전류에 의한 전기화재의 원인이며, IGC는 기기 및 시스템 등에서 발생되는 오동작 전류이다. 전원을 효율적으로 공급하기 위해서는 차단기의 오동작을 줄이는 것이 중요하며, 급진적인 IGC 증가는 전선로에 설치된 차단기를 불시에 차단하여 전원의 품질을 저하 시킬 수 있다. 본 연구에서 제안한 차단기의 알고리즘은 누전경보차단기(AC 220 V, JER-E2S, 주식회사 이텍코리아)에 적용하여 IGC에 강인하고, IGR을 효율적으로 검출하는 진보된 누전경보차단기(New JER-E2S, 주식회사 이텍코리아)를 개발하는 데 있다. 개발된 차단기의 객관적인 검증은 누설전류 검출, 경보, 및 차단 등의 특성을 평가하는 것이다. 또한, 기존 누전차단기의 IEC 및 KS 규정에 부합해야 한다. IGR에 의한 전기화재를 예방하기 위한 누전 경보 기준은 14±2 mA에서 실시간 검출하여 경보할 수 있어야 한다. 저압 단상 선로에서 급진적인 IGC에 의한 오동작을 줄이기 위한 알고리즘의 구성 조건은 효과적인 인체감전 보호, 순간지락 및 오동작 방지 기능 등을 동시에 구현할 수 있어야 한다. 또한, 기존 누전경보차단기의 특성을 만족하고, 관련 시험 규정을 통과할 수 있어야 한다. 개발된 전류 차단기의 알고리즘은 IEC, KS, 실시간 누전 검출, 경보 및 차단 기준 등을 만족해야 한다. 즉, 개발된 알고리즘이 적용된 새로운 개념의 전류 차단기를 주상복합건축물, 병원, 문화재, 요양병원, 학교, 전산실 등에 설치하여 IGC에 의한 불필요한 정전을 예방할 수 있을 것이다. 또한, IGR에 의해서 발생될 수 있는 화재전류를 실시간 LED 램프의 점등으로 그 위험 상태를 알림에 따라 전기화재를 예방할 수 있을 것이다.