개념 한 쪽
절연열화에 의한 발열은 열적·전기적·기계적·환경적 요인 등으로 절연성능이 저하되는 절연열화와 누전 등으로 생기는 발열이 함께 나타나는 위험을 다룬다. 전기화재의 발화원과 절연저항 기준, 전자파장해 방지 조치를 구분하는 것이 핵심이다.
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출제기준 단원 「절연열화에 의한 발열」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 잠재적 점화원 판별 | 1 | 정상 상태에서는 점화원이 아니고 고장 시 발열하는 대상을 고른다 |
| 절연저항 기준값 | 1 | 400V를 넘는 저압 회로에서 필요한 절연저항 하한을 가린다 |
| EMI 방지 조치 판별 | 1 | 전자파장해 방지와 무관한 전기안전 조치를 가린다 |
절연열화에 의한 발열은 열적·전기적·기계적·환경적 요인 등으로 절연성능이 저하되는 절연열화와 누전 등으로 생기는 발열을 함께 살피는 개념이다. 누전 시 목재 등 가연성 절연체의 불완전 아크 열분해로 탄화 발화하는 현상은 가네하라 현상이라 한다. 가네하라 현상에서는 전기가 완전히 끊기지 않고 미세한 아크가 계속 발생하며 목재가 타지 않고 먼저 탄화되고, 탄화된 부분이 전기를 잘 통하게 되어 더 많은 열이 발생하고 결국 발화한다.
트러킹 현상은 절연체 표면을 따라 카본화된 경로가 생기는 현상이고, 절연열화현상은 열적·전기적·기계적·환경적 요인 등으로 절연성능이 저하되는 현상을 뜻한다. 전기화재의 발화원은 누전, 정전기, 배선 과열 등 직접적인 발열 현상을 기준으로 분류하고, 감전은 인체 피해이므로 발화원 분류에서 제외한다.
전기 발열에서 가장 보편적이고 큰 열원은 줄 열이다. 전류가 도체의 저항을 통과할 때 I²R 열이 발생하며, 전기 설비와 기기에서 발생하는 열의 대부분을 차지한다. 줄의 법칙에 따라 Q=I²Rt로 열량을 계산하고, 칼로리로 바꿀 때는 4.18로 나눈다.
잠재적 점화원은 정상 운전 상태에서는 점화 에너지를 발생시키지 않으나 고장, 과부하, 과전류 등 비정상 상태에서 열이나 스파크를 발생시켜 점화원이 될 수 있는 부분이다. 전동기 권선은 정상 시 설계 온도 내에서 동작하지만 과부하 시 저항 발열로 표면 온도가 상승하여 점화원이 될 수 있으므로 잠재적 점화원에 해당한다.
절연저항은 전기가 새어 나가지 않도록 막는 정도를 나타내며, 대지전압 400V 초과 저압 회로에서는 0.4MΩ 이상이 기준이다. 전기설비 화재에는 절연성이 좋은 탄산가스 소화기가 적절하고, 물거품은 전도성이 있어 사용하지 않는다.
고전압 전선 주변의 전기장이 강해져 공기가 국부적으로 절연 파괴되며 빛과 소리를 내는 현상은 코로나 현상이다. 전자파장해 방지에는 차폐, 필터, 접지가 유효하지만, 절연보강은 전기안전 조치이므로 전자파 차폐와 무관하다.
절연열화에 의한 발열 문제는 현상의 명칭과 원인을 뒤바꾼다. 목재 누전 화재를 트러킹 현상으로 적거나, 절연열화현상을 표면 카본화 현상으로 적으면 틀린다. 전기화재 발화원에 감전을 넣는 선지도 함정이다.
전기 발열 문제는 줄 열의 계산과 단위 변환을 함께 묻는다. 전류, 저항, 시간을 넣어 Q=I²Rt로 계산한 뒤 4.18로 나누어 칼로리로 바꾸는 과정을 빠뜨리면 틀린다. 잠재적 점화원을 정상 상태에서도 불꽃이 생기는 장치로 잘못 고르는 경우도 경계해야 한다.
절연저항 기준은 전압 조건과 숫자를 함께 확인해야 한다. 400V를 넘는 저압 회로의 기준값을 낮게 고르거나, 전기화재 소화제로 물거품을 고르면 안 된다. 전자파장해 방지 조치에서 절연보강을 차폐 조치로 착각하는 선지도 구분해야 한다.
전기설비의 점화원 중 잠재적인 점화원은?
정답 ① · 폭발성 환경에서 전기설비의 점화원 중 잠재적 점화원은 정상적인 사용 상태에서는 점화원이 되지 않지만, 고장이나 오작동 등 비정상 상태에서 점화원이 될 수 있는 것을 말합니다. 전동기 권선은 정상 시에는 과열하지 않지만, 과부하 등으로 권선 온도가 한계치를 넘을 때 잠재적으로 점화원이 될 수 있다.
정상 상태에서는 점화원이 아니지만 고장 시 발열하여 점화원이 될 수 있는 것은 전동기 권선입니다.
400V를 넘는 저압전류의 절연저항값[MΩ ]은 얼마 이상인가?
정답 ④ · 전기설비의 절연저항 기준에 따르면, 대지전압이 400V를 넘는 저압 회로의 경우 누전으로 인한 감전 및 화재를 예방하기 위해 절연저항값이 최소 0.4MΩ 이상이 되어야 안전한 상태로 평가합니다.
대지전압 400V 초과 저압 회로의 절연저항 기준은 0.4MΩ 이상입니다.
전자, 통신기기 등의 전자파장해(EMI)를 방지하기 위한 조치로써 부적절한 것은?
정답 ④ · 전자 및 통신기기에서 발생하는 전자파장해(EMI)를 방지하기 위한 대책으로 부적절한 것을 찾는 문제이다. 전자파장해를 억제하기 위해서는 전자파의 전파 경로를 차단하는 차폐 및 흡수체 시공, 전도성 노이즈를 제거하는 필터 설치, 기준 전위를 안정화하는 접지 실시 등이 대표적인 기술적 대책이다.
전자파장해(EMI) 방지를 위해 접지, 차폐, 필터 설치는 유효하지만, 절연보강은 전기적 안전을 위한 조치이지 전자파 차폐와는 무관하다.
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