뇌방전에 의하여 발생하는 전장의 자동측정시스템

이복희,안창환,길경석,Lee, Bok-Hee,Ahn, Chang-Hwan,Kil, Gyung-Suk 한국센서학회 1996 센서학회지 Vol.5 No.2

본 논문은 뇌방전에 의하여 발생하는 시변성 전장의 검출용 센서와 자동측정계에 대하여 기술하였다. 전장측정장치의 이론적인 동작원리 및 설계방법에 대하여 고찰하고, 반구형 전장센서와 신호처리계를 제작하였다. 교정실험으로부터 증폭기의 이득이 10일 때 전장측정시스템의 주파수 대역은 $200\;[Hz]{\sim}1.56\;[MHz]$이고, 응답감도는 0.96 [mV/V/m]이었다. 더불어 뇌방전에 의하여 발생하는 전장파형을 반구형 전장센서를 이용해서 1995년 6월에서 8월까지 측정하였으며, 데이타는 200 [ns]의 샘플링시간으로 12비트의 과도신호해석기로 기록하여 개인용 컴퓨터에 저장하였다. 운방전에 의하여 발생하는 전장파형의 형태는 양극성으로 상승부분은 폭이 좁고 $2{\sim}3$개의 펄스가 중첩되는 형태로 나타났다. This paper deals with the electric field sensor and automatic measuring system of the time-varying space electric field produced by lightning discharges. The theoretical principle and the design rule of the measuring devices are investigated, and the semisphere-type electric field sensor and the signal process system are fabricated. From the calibration experiments, the frequency bandwidth of the measuring system ranges from 200 [Hz] to 1.56 [MHz] and the sensitivity is 0.96 [m V/V/m] as the amplification gain is 10. In addition, the electric field waveforms produced by lightning discharges are observed by the proposed electric field measuring system from June to August in 1995. The data is sampled with the time interval of 200 [ns] and is automatically recorded by transient signal analyzer(Necolet Pro 30), the resolution of which is 12 bit. And it is registered at personal computer. The electric field waveforms produced by intracloud discharge tend to be bipolar, with two or three narrow and fast rising pulses superimposed on the initial half-cycle.

봉상 접지전극 상호간의 전위간섭에 대한 평가

이복희,이수봉,이태형,정현욱,길형준,Lee, Bok-Hee,Lee, Su-Bong,Lee, Tae-Hyung,Jung, Hyun-Uk,Kil, Hyung-Jun 한국조명전기설비학회 2006 조명·전기설비학회논문지 Vol.20 No.5

본 논문은 봉상접지전극 주변에서 접지전극간 전위간섭에 대해 다루었다. 접지전극 상호간의 전위간섭을 저감하는 기법을 제안하기 위해서 실규모 접지전각에서 발생될 수 있는 대지전위와 전위간섭을 이론적 해석과 축소모델 실험을 이용하여 실험적으로 분석하였다. 반구형 수조모의접지 실험장치로 접지전극 상호간 이격거리에 따른 전위 상승과 전위간섭계수를 측정하고, CDEGS 소프트웨어를 이용하여 이들 현상을 해석하였다. 그 결과 전위상승과 전위간섭계수는 접지전극의 이격거리에 강하게 의존하였으며, 실측결과는 이론적 계산결과와 잘 일치는 결과를 얻었다. This paper deals with the potential interferences between ground rods. To propose a method for reducing the potential interference caused by grounding electrodes, the theoretical analysis and the reduced scale model tests, which we related to the measurement and computation of ground potential rise and potential interference caused by actual-sized grounding electrodes where current is injected, were carried out. The ground potential rise and potential interference coefficients were measured by using the hemispherical water tank grounding simulator and calculated by CDEGS software as a function of the distance between grounding electrodes. The ground potential rises and potential interference coefficients strongly depend on the distance between grounding electrodes, and the measured results were compared with the computer calculated data and were known in good agreement.

TN-C-S계통에서 PEN도체의 단선고장의 위험성 및 보호대책

이복희,이규선,안창환,김한수,Lee, Bok-Hee,Lee, Kyu-Sun,Ahn, Chang-Hwan,Kim, Han-Su 한국조명전기설비학회 2007 조명·전기설비학회논문지 Vol.21 No.8

This paper presents the electric shock hazards and solutions of loss of the combined protective and neutral (PEN) conductor in TN-C-S system. In order to mitigate the touch voltage on exposed-conductive-parts in a break in the PEN conductor, the touch voltages on exposed-conductive-parts in a break in the PEN conductor were experimentally investigated as a function of the ground resistances of the source grounding electrode and customer's additional grounding electrode. As a result, the equipotential bonding is one of important requirements for installations supplied by TN-C-S system. A solution of mitigating the touch voltages on exposed-conductor-parts caused by a loss of the PEN conductor would be the installation of the additional grounding electrode at the customer's service entrance. The ground resistance of additional grounding electrode necessary to limit the touch voltage to a safety voltage of less than 50[V] depends on the load and circuit parameters. In addition, the undervoltage sensing devices oner affordable solutions to detect a loss of the PEN conductor in TN-C-S system. 본 논문은 TN-C-S계통에서 중성선 겸용 보호도체(PEN도체)의 단선고장시 감전의 위험성 및 보호대책에 관한 것으로 PEN도체의 단선고장시 노출도전성 부분의 접촉전압을 줄이기 위하여 전원측 접지저항과 수용가 추가접지 저항에 따른 PEN도체 단선시 노출도전성 부분에 나타나는 접촉전압을 실험적으로 조사하였다. 그 결과 TN-C-S 계통으로 공급되는 설비에 대하여 등전위본딩은 중요한 요건이다. 수용가의 인입구에 추가접지를 하는 것은 PEN 도체의 단선시 노출도전성 부분에 나타나는 접촉전압을 저감시키는 방법 중의 하나이다. 접촉전압을 안전전압 50[V]이하로 제한하는데 필요한 추가접지의 접지저항은 부하용량과 고장회로정수에 의하여 정해진다. 또한 부족전압계전기는 TN-C-S계통에서 PEN도체의 단선고장을 검출할 수 있는 적절한 해결방안이 될 수 있다.

준평등전계에서 임펄스전압에 대한 N₂가스의 절연파괴특성

이복희,김동규,이봉,Lee, Bok-Hee,Kim, Dong-Kyu,Li, Feng 한국조명전기설비학회 2010 조명·전기설비학회논문지 Vol.24 No.8

This paper presents dielectric characteristics of $N_2$ gas under impulse voltages in a quasi-uniform electric field gap. The experiments were carried out at the test gap applied by the 1.2/50[${\mu}s$] lightning impulse voltage, 180/2500[${\mu}s$] switching impulse voltage, 500[ns]/1[MHz] very fast transient overvoltage(VFTO). The gap separation of sphere-to-plane electrodes was 14[mm] and the electric field utilization factor was about 71.2[%]. The gas pressure ranges from 0.2 to 0.6[MPa]. As a result, the electrical breakdowns are occurred by streamer discharge. Breakdown voltages are linearly increased with the gas pressure and the highest breakdown voltage is appeared under the VFTOs having fast rising time. Breakdown voltages under the positive impulse voltages were higher than those under the negative ones, and also the time to breakdown in the positive polarity is longer than that in the negative polarity. 본 논문은 준평등전계중에서 임펄스전압에 대한 $N_2$가스의 절연파괴특성에 관한 것으로 실험은 1.2/50[${\mu}s$] 표준뇌임펄스전압, 180/2500[${\mu}s$] 개폐임펄스전압과 500[ns]/1[MHz] 급준성 과도과전압이 인가된 전극계에서 이루어졌다. 구-평판 전극의 간격은 14[mm]이고, 전계이용률은 71.2[%]이었으며 가스압력은 0.2~0.6[MPa]범위로 하였다. 그 결과 절연파괴는 스트리머방전에 의하여 일어났으며, 절연파괴전압은 상승시간이 빠른 급준성 과도과전압에서 가장 높게 나타났다. 정극성 절연파괴전압이 부극성보다 높았으며, 정극성의 경우 절연파괴까지의 시간도 더 긴 것으로 나타났다.

$SF_6-N_2$혼합기체 중에서 불평등전계 갭의 임펄스 절연파괴 특성

이복희,이경옥,김정일,Lee, Bok-Hee,Lee, Kyoung-Ok,Kim, Jung-Il 대한전기학회 2000 전기학회논문지C Vol.52 No.10

Lightning impulse $(1.2/44[\mus])$ and damped oscillating impulse $(Osc./44[\mus])$ : 0.83[MHz]) breakdown characteristics in sulphur-hexafluoride/nitrogen (SF6-N2) mixtures were investigated. The predischarge currents were observed to clarify the breakdown mechanism. th experiments were carried out under nonuniform electric fields disturbed by a needle-shaped protrusion whose length and diameter are 10[mm] and 1[mm] at total gas pressure up to 0.5[MPa] with nitrogen concentrations varying from 5 to 20[%] in the mixture. The electrical breakdowns of SF6-N2 mixtures for both the positive and negative polarities develop with steplike pulses in leader mechanism and the breakdown voltage -time (V-t) characteristics were affected by the space charge. The voltage-time curves for the negative oscillating impulse voltage were extended over the longer time range. The minimum breakdown voltages for the negative lightning and oscillating impulse voltage were higher than those for the positive ones. in particular the positive breakdown voltages were independent of the gas pressure.

Characteristics of ionic Wind in a DC Corona Discharge in Needle-to-punched plate Geometry

이복희,길형준,엄주홍,안창환,Lee, Bok-Hee,Kil, Hyeong-Joon,Eom, Ju-Hong,Ahn, Chang-Hwan The Korean Institute of IIIuminating and Electrica 2003 조명·전기설비학회논문지 Vol.17 No.4

직류 고전압이 침 대 평판전극에 인가된 불평등전장에서 코로나방전이 발생하게 되면 하전입자들의 이동에 의한 이온풍이 발생한다. 코로나 방전현상은 오존발생장치, 전기집진장치, 정전 냉각과 도색 등의 응용분야에서 다각도로 연구되어 왔으며, 최근 이온풍은 열전달장치, 공기순환장치 등에 이용되기도 한다. 본 연구에서는 침 대 중공평판전극에 직류 고전압을 인가하였을 때 발생하는 이온풍의 속도와 풍량의 제어 특성을 분석할 목적으로 인가전압, 중공의 크기, 전극간 거리의 변동에 따른 풍속의 변화를 측정하였다. 결과로서 이온풍에 의한 기류가 침전극으로부터 평판전극을 향하는 방향으로 발생하였으며, 중공평판전극의 후면의 100~200 [mm]지점에서 측정한 이온풍의 풍속은 인가전압에 따라 1~3[㎧]의 범위에서 증가하였다. Ionic wind is produced by a corona discharge when a DC high voltage is applied across the point-to-plane gap geometry. The corona discharge phenomena have been investigated in several beneficial application fields such as electrostatic cooling, ozone generation, electrostatic precipitation and electrostatic spraying. Recently ionic wind might be used in aerodynamic, for example, heat transfer, airflow modification, and etc. In this work, in order to analyze the control behavior of the velocity and amount of ionic wind produced by the positive DC corona discharges. The ionic wind velocity was measured as a function of the applied voltage, diameter of the punched hole on plate electrode and separation between the point-to-plate electrodes. As a results, the airflow is generated from the tip of needle to the plate electrode in the needle-to-punched-plate electrode systems. The ionic wind velocity is linearly increased with an increase in applied voltage and ranges from 1 to 3 m/sec at the locations of 100-200 mm from the punched-plate.

SF₆/CO₂혼합기체 중에서 뇌임펄스코로나방전의 특성

이복희,백영환,오성균,안창환,Lee, Bok-Hee,Baek, Young-Hwan,Oh, Sung-Kyun,Ahn, Chang-Hwan 한국조명전기설비학회 2006 조명·전기설비학회논문지 Vol.20 No.1

본 논문은 불평등 전계의 $SF_6/CO_2$혼합기체 중에서 전구방전특성에 대한 실험결과를 제시한다. 임펄스 전구방전 진전을 코로나 전류와 방전광 이미지의 측정으로 조사하였다. 정 부극성의 전구방전 진전메커니즘은 기본적으로 같았으며, 초기스트리머코로나는 침전극의 끝단에서 발단되어 계단상으로 진전하는 리더에 의해 시험갭을 교락시킨다. 정극성에서 리더펄스의 휴지시간은 부극성에서보다 매우 짧았다. 또한 부극성에서 초기스트리머코로나와 절연파괴사이의 시간간격은 정극성에서보다 매우 길게 나타났다. 정극성에서 방전채널경로는 임의적으로 나타났으며, 부극성에서 리더 채널은 정극성에서 보다 굵고 밝게 나타났다. This paper presents experimental results relating to the preliminary breakdown characteristics in $SF_6/CO_2$ gas mixtures under a highly non-uniform electric field. The impulse pre-breakdown developments are investigated by the measurements of corona current and light emission images. As a result, the preliminary breakdown development mechanisms for both the positive and negative polarities were fundamentally same. The first streamer corona was initiated at the tip of needle electrode, and the leaders developed with a stepwise propagation and bridged the test gap. The pause time of leader pulses in the positive polarity was significantly shorter than that in the negative polarity. Also, the time interval between the first streamer corona onset and breakdown in the negative polarity was much longer than that in the positive polarity. The discharge channel path in the positive polarity was zigzag, and the leader channel in the negative polarity was thicker and brighter than that in the positive polarity.

낙뢰에 의해 방사된 전계와 자계 파형의 파라미터

이복희,백영환,이우철,Lee, Bok-Hee,Baek, Young-Hwan,Lee, Woo-Chul 한국조명전기설비학회 2006 조명·전기설비학회논문지 Vol.20 No.5

본 논문은 낙뢰에 의해서 방사된 전계와 자계 파형의 물리적 특성과 파라미터분석에 대한 것으로 낙뢰에 의한 전계와 자계 파형은 각각 평판형 전계센서와 루프형 자계센서로 검출되고, 측정된 신호는 12 비트의 해상도, 10[MS/s] 샘플링, 10[ms]의 기록시간을 가지는 데이터취득시스템으로 기록하였다. 낙뢰에 의해 발생한 전계와 자계 파형의 극성의존성은 거의 없었으며, 상승시간은 $13[{\mu}s]$이내이고 정 부극성의 평균값은 각각 $4.1[{\mu}s],\;4.2[{\mu}s]$이었다. 정 부각성의 영점교차시간은 각각 $65.2[{\mu}s],\;67.0[{\mu}s]$이고, 반전딥의 깊이는 38.0[%], 40.3[%]이었다. This paper deals with the physical properties and statistical analysis of waveform parameters of electric and magnetic folds radiated from lightning return strokes. The lightning electric and magnetic fields were detected by an plate-type electric field sensor and a loop-type magnetic field sensor respectively, and they were recorded by a data acquisition system having a resolution of 12bits, a sampling rate of 10[MS/s] and recording length of 10[ms]. As a result, a little difference between the parameters of electric and magnetic fields for positive and negative polarities was observed. The rise times of electric and magnetic fields were within the range of less than $13[{\mu}s]$ and the average values for positive and negative polarities were $4.1[{\mu}s]\;and\;4.2[{\mu}s]$, respectively. The average values of the zero-to zero crossing times were $65.2[{\mu}s]\;and\;67.0[{\mu}s]$, and the average depths of the dip to opposite polarity were 38.0[%] and 40.3[%], for positive and negative polarities, respectively.

SPD의 설치조건이 보호효과에 미치는 영향

이복희,이동문,이승칠,Lee, Bok-Hee,Lee, Dong-Moon,Lee, Seung-Chil 한국조명전기설비학회 2006 조명·전기설비학회논문지 Vol.20 No.2

This paper presents the protection effect of surge protective devices(SPDs) according to the conditions of installations. To propose the effective protection measures of information and communication equipments against lightning surges, actual-sized experiments in relation to the protection effects on the positions of installations of SPDs, the length of branch circuit, the wiring methods, and the materials of conduit, were conducted. The effective method of protecting information and communication equipments from lightning surges is to install SPDs in the vicinity of input terminals of each electronic equipments to be protected. The wiring method of connecting an SPD minimizing the length of leads is desirable when point-to-point wiring is to be used. 이 논문은 서지보호기의 설치조건에 따른 보호효과에 대하여 기술하였으며, 뇌서지로부터 정보통신설비를 효과적으로 보호하는 설치기법을 제안하기 위해 서지보호기의 보호효과에 미치는 설치위치, 분기회로의 길이, 배선방법, 전선관 재료의 영향에 대해서 실규모 조건에서의 실험을 수행하였다. 그 결과, 보호하고자 하는 각각의 전자기기의 입력단에 서지보호기를 설치하는 것이 효과적이며, 선간에 서지보호기를 설치할 때는 접속선의 길이가 최소가 되도록 하는 배선방법이 효과적이다.

산화아연 피뢰기 소자와 전극사이에 발생하는 방전광 현상

이복희,박건영,강성만,Lee, Bok-Hee,Park, Keon-Young,Kang, Sung-Man 한국조명전기설비학회 2005 조명·전기설비학회논문지 Vol.19 No.3

This paper deals with the characteristics and reduction methods of the plasma luminosity caused between the ZnO surge arrester block and metal electrodes. In this study, the impulse current generator that can generate $8/20[{\mu}s]$ impulse currents with a peak short-circuit of 10[kA] is designed and fabricated. Plasma luminosity phenomena for fine and used ZnO blocks were observed as a function of the contact states between the ZnO block and electrodes and the polarity of applied impulse voltages. As a result, discharge luminous events are produced near the contact edges between the ZnO block and metal electrodes. The discharge plasma luminosity between the ZnO surge arrester block and low potential electrode is more intensive than that between the ZnO surge arrester block and high potential electrode. Surface flashover of ZnO blocks are mainly caused by plasma generation near the edge of metal electrode. Also, plasma luminosity for the fine ZnO blocks is less than that for the used ZnO blocks. Plasma luminosity at the contact of the ZnO block and ring-type electrode is more intensive than that at the contact of ZnO block and disk electrode. It is desirable to use the disk electrode with the proper contact area to reduce the plasma luminosity caused at the contact point between the ZnO block and electrodes. 본 논문에서는 산화아연(이하 ZnO) 피뢰기 열화진행의 한 요인으로 예측되는 전극과 ZnO소자 사이에서 발생하는 방전광 현상에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 $8/20[{\mu}s]$, 최대 10[kA]의 뇌임펄스전류를 발생시키는 뇌임펄스전류 발생장치를 설계${\cdot} $제작하였다. 실험결과, 상${\cdot}$하부의 전극 부근에서 발생하는 방전광의 형상은 인가되는 뇌임펄스의 극성에 따라 다르게 나타났으며 상대적으로 (-)극의 전극부근에서 방전광이 더 강하고 활발하게 발생하는 것으로 관찰되었다. 또한 전극의 면적에 따른 방전광의 세기는 전극의 면적이 증가할수록 감소하는 것으로 관측되었다. 동시에 전극과 소자의 접촉상태도 방전광의 발생과 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 확인되었다. 따라서 배전급 ZnO피뢰기의 기존 전극구조는 보완이 필요하며 ZnO피뢰기 제품의 성능향상 및 지속적인 성능유지를 위해서는 환형구조 대신 내부면적이 있는 원판구조로 교체하는 것이 바람직하다고 판단된다.