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ⓒ 픽사베이

 

우리는 전선을 통해서 전기를 공급받아 사용하고 있습니다. 하지만 전력계통*은 항상 고장의 위험에 노출되어 있으며 원인 또한 다양하여 사고 없이 운용하는 것은 현실적으로 불가능한데요. 전력계통에서 고장이 발생하면 대전류가 흐르거나 과전압이 발생하여 전기기기의 절연을 위협하거나 심각한 손상을 주게 됩니다. 이것이 지속되면 화재로 이어질 수 있죠. 그러므로 고장이 발생했을 때, 큰 전류와 전압을 차단하는 차단 설비는 매우 중요하게 됩니다. 이것을 보여주는 대표적인 사례로 전선로 고장인 지락사고, 단락사고가 있는데요. 이번 시간은 각각의 정의와 원인 그리고 문제점과 예방법에 대해서 알아보겠습니다.

 

* 전력계통 : 전력계통은, 많은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 연계되어 전력의 발생 및 이용이 이루어지는 시스템을 의미합니다.

 

화재가 발생한 콘센트  ⓒ 플리커

 

단락사고

혹시 합선사고에 대해서 알고 계신가요? 단락사고는 전선 사이의 접촉인 합선사고를 포함하는 포괄적인 의미를 가지고 있습니다. 단락사고란, 동일한 전압 회로에서 절연된 충전부가 어떠한 원인에 의하여 다른 충전부와 접촉되어 고장이 발생하는 현상을 말합니다. 여기서 충전부라고 하는 것은 전압이 있어 전류가 흐를 수 있는 부분으로 전선과 같은 것을 의미하죠. 단락사고가 발생하면 전선의 저항이 매우 낮아지는데, 전류와 저항의 반비례 관계를 통해 전선에는 큰 전류인 단락전류가 흐르게 됩니다.

 

단락사고  ⓒ 임인섭 제작

 

단락사고 원인은?

단락사고가 전선의 접촉에 의해 큰 전류를 발생시키는 사고라는 것은 알았는데 왜 발생하는 것일까요? 단락사고는 전기기기 내부에서의 절연불량에 의한 단락사고, 전력설비의 자연 열화, 모선에서의 선간 단락사고, 케이블이나 전기기기의 절연파괴에 의한 단락, 사람의 접촉에 의한 단락 등 여러 가지 이유에 의해 발생합니다. 발생 시 문제가 큰 것에 비해서 예측하는 것이 어렵기 때문에 그에 대한 예방 설비를 갖추는 것이 중요하게 됩니다.

 

단락사고 문제점과 예방법

단락사고가 발생하게 되면 어떤 문제가 생길까요? 평상시에는 계통과 부하에 공급되어야 하는 이상적인 전류인 정격전류가 정해져 있는데요. 단락 시에 발생하는 단락전류는 일반적으로 통상 연속 정격의 10배를 넘는 크기를 가지고 있습니다. 이 큰 전류는 기계적, 열적인 충격이 크고 전기기구에 악영향을 끼치고 더 나아가 화재의 우려가 있어서 주의가 필요합니다. 그렇기 때문에 단락사고가 발생하기 이전에 전선의 피복이 손상되지 않도록 조심하고 용량을 초과하여 전기기기를 동시에 사용하는 것 즉, 하나의 콘센트에 문어발식 배선으로 전기를 사용하지 않는 것이 중요합니다. 하지만 단락사고 발생 시 사고의 파급력이 크기 때문에 단락사고가 발생할 것을 감안해 알맞은 정격의 전력 퓨즈, 계전기와 차단기를 계통 내에 시설하게 되는데요. 단락사고가 발생하면 전력 퓨즈나 차단기가 작동하여 단락전류로부터 사고의 확대를 방지하고 복구를 용이하도록 하는 역할을 수행합니다.

 

전력 퓨즈  ⓒ 플리커

 

지락사고

지금까지 단락사고에 대해 알아보았는데요. 사실 전선로 고장의 대부분을 차지하는 사고는 바로 지락사고입니다. 지락사고란, 전선을 타고 가야 하는 전기가 땅으로 흐르는 현상을 말합니다. 지락사고는 누전사고라는 익숙한 용어를 통해서 설명이 가능한데요. 둘은 전기가 밖으로 새는 현상이라는 공통점을 포함하고 있습니다. 여기서 지락사고는 고압, 고용량의 계통에서 전기가 접지선을 통해 대지로 흐르는 것을 의미하고 누전사고는 저압, 저용량에서 전선이 아닌 다른 곳으로 전기가 흐르는 것을 뜻합니다.

 

지락사고  ⓒ 임인섭 제작

 

지락사고 원인은?

그렇다면 지락사고가 일어나는 이유는 무엇일까요? 사고의 주요 원인은 절연파괴입니다. 지지물과 송전선과 대지 간의 절연을 담당하는 애자류가 파괴되어 전선으로 흘러야 하는 전기가 다른 곳으로 새어나가는 것입니다. 지락사고에는 여러 가지 원인이 있지만 노화, 습기에 의한 절연파괴나 나무와 같은 외부 이물질 접촉에 의해 송전선에 근접하는 경우가 주를 이루고 있습니다. 또한 낙뢰(번개)에 의해 애자류 등의 절연체가 파괴되어 철탑을 통해 대지로 흐르게 되는 과전압에 의해서 발생할 수도 있습니다.

 

지락사고 문제점과 예방법

지락사고가 발생하면 나타나는 지락전류는 단락전류보다는 크기가 작지만 전로의 외부로 유출되어 사람과 동물의 감전 또는 전로나 기기의 손상 등 사고를 일으키고 전로에 악영향을 끼칠 수 있습니다. 그렇기 때문에 전선 근처에 습기와 먼지가 없도록 하고 낡은 전선은 교체해 주는 것이 중요합니다. 그밖에도 다양한 원인이 있고 예측이 어렵기 때문에 지락사고 발생 시 이상 전류를 감지하고 차단하는 시설이 필요한데요. 평형을 이루어야 하는 전력의 형태가 불평형 상태가 되었을 때 흐르게 되는 비정상적인 전류를 검출하는 영상 변류기를 계통에 시설하는 방법이 있습니다. 그리고 흔하게 볼 수 있는 누전 차단기는 영상 변류기의 기능과 차단기의 역할을 동시에 수행하는 것으로서 지락(누전) 사고로 인한 사고의 파급을 방지할 수 있게 하는 핵심적인 예방 설비 중 하나입니다.

 

누전 차단기  ⓒ 임인섭 촬영

 

마무리

이번 시간에는 전선로 고장인 단락고장과 지락고장에 대해서 알아보았는데요. 둘 다 큰 전류를 유발하여 기기와 전로에 악영향을 끼칠 뿐만 아니라 감전사고, 나아가 화재 발생의 우려도 있기 때문에 위험한 사고라는 것을 알 수 있었습니다. 또한, 사고의 원인은 절연파괴라는 공통점이 있었는데요. 평소에 콘센트와 전선의 관리를 잘하는 것이 중요하고 추가로 퓨즈나 차단기 등의 차단 설비를 주기적으로 점검해 주는 것도 큰 사고 예방에 도움이 됩니다. 지금도 한국전력은 전선로 고장과 사고 피해를 최소화하기 위해 연구 중이라고 하는데요. 무사고, 무정전 전력계통의 개발을 항상 응원합니다!

 

 

 


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  • 아몬드 2020.10.12 22:29
    유익하네요
    전기의 중요성과
    한편으론 전기를 신중히 다뤄야함을 상기시키는
    좋은 기사라고 생각합니다
  • 윈도우 2020.11.09 14:57
    유익한 정보 감사합니다

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