학술논문

4호선 전기동차 LED 안정기 고장 분석에 관한 연구 / A Study on the Failure Analysis for LED Ballast of Electric Vehicle in Line 4
Document Type
Dissertation/ Thesis
Source
Subject
4호선
LED안정기
절연파괴
고장분석
Language
Korean
Abstract
전 세계적으로 저 탄소 녹생성장 및 녹색에너지 정책과 지속적인 국제 유가 상승으로 인해 전 세계적으로 에너지 제한제도를 실시하고 있다. 이에 따라 친환경 고효율 에너지 사용의 관심이 증대되고 있다. 특히, LED(Light Emitting Diode) 기술이 발전함에 따라 낮은 소비전력으로도 기존의 등기구보다 더 뛰어난 성능을 갖춘 LED 등기구를 다양한 분야에 적용하고 있는 움직임이 활발히 일어나고 있다. 최근 에너지 절감에 따른 LED 등기구의 수요가 증가하면서 기존에 전기동차 객실 내 설치되어 있는 형광등 기구를 이러한 추세에 맞추어 2010년부터 AC220V와 DC100V 객실등을 LED 조명으로 순차적 변경 적용 확대하고 있다. 그러나 최근 LED 안정기 불량이 증가하고 있는 추세이며, 특히 AC220V용 안정기 고장이 DC100V용 안정기 대비 2.3배 많은 것으로 코레일 수도권서부본부 시흥차량사업소 2016년도 불량품 검토 결과 확인되었다. 특히, 2011~2015년도에 제작된 AC220V 안정기가 절연파괴 되는 불량이 높음을 알 수 있다. 본 연구에서는 2016년 9월부터 2016년 12월까지 취합된 AC220V의 LED안정기 불량을 분석하고자 한다. 특히, AC220V 안정기에서는 주요 불량시료 동작 및 외형 확인하여 절연파괴에 대한 불량 원인을 고찰하고, 고장 분석을 통하여 주요 고장 원인인 기본 절연거리 Margin 부족과 고압 Switching 부위의 불규칙적인 액형 에폭시 몰딩의 계면 절연파괴에 의한 방전 누적 트래킹에 기인한 고장 예방을 위한 설계가 충분히 고려되었는가를 확인하며, 아울러 안정기 내부에 에폭시 몰딩 재질에 대한 성분 분석을 통하여 부식 가속 원인을 확인하고자 한다. 본 연구를 통해 얻어진 다양한 실험값들은 앞으로 AC220V LED안정기 제품을 개발 및 생산하는 제조업체에 안전에 대한 기본적인 가이드라인을 제시하고 기술개발을 통한 설계와 시공하는데 많은 활용이 될 것으로 사료된다. 또한 차후 코레일 관련 안전 기준들이 보완되고 안전 규격을 제정하는데 도움이 되고자 한다. 이로써 LED 안정기 고장으로 인한 피해가 최소화되어 내 ․ 외부 고객 만족도를 향상시키고, 최적의 차량정비운영 환경이 구축되어 전기동차의 유지보수 품질이 향상되기를 기대한다.
Globally, energy-constrained systems are being implemented globally due to low carbon green generation and green energy policies and steady increases in international oil prices. As a result, interest in using environmentally friendly, highly efficient energy is increasing. In particular, with the development of LED (Light Emitting Diode) technology, there have been active moves to apply LED luminaires that have better performance than conventional luminaire to various fields with low power consumption. Recently, as the demand for LED luminaire has increased due to energy saving, the fluorescent lamp equipment installed in the electric room has been adapted to this trend and the AC220V and DC100V rooms have been gradually changed and applied to LED lighting from 2010. However, the defective LED ballast has been increasing recently. Especially, the defective ballast for AC220V is 2.3 times more than the ballast for DC100V. In particular, it can be seen that the AC220V ballast manufactured in the 2011 ~ 2015 period has a high degree of defective insulation. In this study, we analyze the defective LED ballasts of AC220V from September, 2016 to December, 2016. Especially, in the AC220V ballast, we investigated the cause of the failure of the insulation failure by examining the operation of the main failure sample and the appearance of the defective sample. Through the analysis of the failure, the basic insulation distance, the shortage of Margin and the interfacial insulation breakdown of the irregular liquid epoxy molding In addition, we investigate the causes of accelerated corrosion by analyzing the composition of the epoxy molding material inside the ballast. Various experimental data obtained through this study will be used for the design and construction of technology through the development of the AC220V LED ballast and the basic guideline for safety. In addition, KORAIL-related safety standards will be supplemented and safety standards will be formulated. This minimizes the damage caused by LED ballast failure. We expect to improve the external customer satisfaction and improve the maintenance quality of the electric vehicle by establishing the optimum vehicle maintenance operating environment.