전기 고장 실무 - 단락과 지락 (합선과 누전)

안녕하세요? 오늘은 필자가 겪은 일을 토대로 전기 고장 실무에 대해서 말씀드리겠습니다. 단락과 지락에 대해서 말씀드리고자 하는데, 단락은 흔히 상과 상이 만나서 일으키는 것이고 합선 또는 쑈트라고도 불립니다. 지락은 전기가 전로에서 세거나 해서 일어나는 것으로 흔히 누전이라고도 합니다.

 

지락과 단락은 현상이 발생했을 때 차단기가 떨어지거나 불꽃이 발생하는 것이 동일합니다. 현상이 동일하니 비슷한 것처럼 보이지만 엄연히 다른 문제이며 해결 방법도 다릅니다. 만약 단락사고인데 누전으로 생각하고 처리한다면 큰 사고가 발생할 수 있습니다. 

 

 

 

 

1. 지락(누전)

출처: 네이버 지식백과

전로와 대지와의 사이에 절연이 이상하게 저하해서 전로 또는 기기의 외부에 위험한 전압이 나타나거나, 전류가 흐르는 현상을 말하며, 위 그림의 상태가 지락이며 일종의 사고 현상입니다. (위의 그림에서 보시면 전동기 외함을 통해서 접지를 통해 다시 변압기까지 가는 것을 볼 수 있습니다.) 그리고 이 전류를 지락 전류라 하며 이 현상을 일반적으로 「누전」이라고도 합니다.  

전로에 지락사고가 발생하면 감전재해나 전력설비의 손상 등을 일으키는 일이 많으며, 전로의 절연이 열화 해서 파손되어 예를 들면, 변압기나 전동기 케이스를 통해서 지락 전류가 발생하면 이들의 케이스에는 전압이 발생하여 사람이 여기에 접촉하면 감전이 될 수 있습니다.

 

그래서 특정한 기기에 대해서는 지락으로 그 외함에 위험한 전압이 발생했을 때 감전을 방지하기 위해 누전차단기의 설치가 필요합니다. 지락에 의한 재해를 방지하기 위해 전로나 기기의 절연을 정상으로 유지하고, 지락이 일어났을 경우의 보호대책으로서 (1) 보호 접지의 이행. (2) 누전차단기의 설치. (3) 이중 절연기기의 사용 등이 있습니다. 

이러한 지락사고가 발생하면 요즘은 일반적으로 누전차단기가 떨어지게 됩니다. 그래서 이러한 누전을 찾기 위해서 절연저항계를 사용하여 어디에서 누전이 발생하는지 점검하게 됩니다. 절연저항계로 누전을 찾는 방법에 대해서는 필자가 아래 글에서 자세하게 설명하였으니 참고하시기 바랍니다. 

 

2021.07.19 - [별의 시설관리/전기] - 절연저항계 메거(Megger) 사용법, 절연저항 측정방법, 누전 점검 방법

절연저항계 메거(Megger) 사용법, 절연저항 측정방법, 누전 점검 방법

 

 

 

 

 

2. 단락

출처: 네이버 지식백과

단락은 고장 또는 과실에 의해 선 사이가 전기저항이 작아진 상태 또는 전혀 없는 상태에서 접촉한 이상상태를 말합니다.  그림 a 또는 a′과 같은 경우를 단락이라고 하며 그림 a는 서로 다른 상이 붙은 것이고 a'는 Hot상과 중성선이 만나는 것입니다. 이때 전로에 흐르는 전류를 단락전류라 하며, 저항이 거의 없기 때문에 전류는 매우 크게 됩니다. 이 때문에 전선의 용단, 절연파괴, 발전기나 변압기의 권선 소손, 또는 유입 차단기의 폭발 등의 사고를 일으키게 됩니다. 또, 단락과 동시에 세찬 아크를 발생하여 화상이나 감전재해를 일으키는 일도 있습니다.

단락은 전로의 절연 피복이 연화 또는 손상되어 발생하거나, 전동기의 과부하 운전이나 결상 운전으로 인해 과전류가 흘러서 전동기 권선의 절연 피복이 소손하여 단락이 발생하기도 합니다. 그래서 전로나 기기의 절연을 항상 정상적인 상태로 유지하고, 단락을 일으키지 않도록 하는 것이 중요하며, 만약 단락 되었을 경우의 보호로서, 전로의 개소나 기기의 근접에 적절한 용량의 배선용 차단기나 퓨즈 등의 단락 보호장치를 설치할 필요가 있습니다.

 

 

 

 

 

3. 단락사고의 위험성

단락사고가 발생하고 차단기가 떨어지면 일반적으로 전기를 하는 사람들은 절연저항계를 가지고 누전을 먼저 살펴보게 됩니다. 그런데 단락사고가 발생해도 절연저항계를 가지고 절연측정을 해 보면 아무런 문제가 없는 경우가 있습니다. 그래서 아무런 문제가 없다고 차단기를 올려서 전기를 투입하다가는 큰 사고가 발생할 수 있습니다.

 

왜냐하면 단락이 발생하였는데 문제를 제거하지 않고 차단기를 다시 올리는 것은 다시 단락을 시키는 것을 의미하기 때문입니다. 이와 같이 하면 심할 경우 건물 전체에 전기를 공급하는 AISS가 떨어지거나 변압기가 문제가 생기거나 특고압 파워 퓨즈가 나갈 수도 있습니다. 만약 퓨즈가 나가면 수리하는데 한참의 시간이 걸릴 것이고 상가에 있는 사람들은 집단으로 손해배상을 청구할 수도 있습니다. 

 

만약 변압기가 소손되었다면 이것 역시도 변압기 수리비용이 몇천만 원이 될 수 있을 뿐만 아니라 위와 같이 상가에 있는 사람들이 집단으로 손해배상을 청구할 수도 있습니다. 위의 사례뿐만 아니라 한전 쪽의 COS가 나갈 수도 있으므로 누전 점검을 해서 아무런 문제가 없다고 해서 차단기를 올리는 것은 매우 위험천만한 일이라고 할 수 있습니다. 

 

 

 

 

 

4. 단락과 지락(누전) 사고의 구분 방법

그렇다면 일반적인 누전과 단락을 어떻게 구분할 수 있을까요?

 

첫째로는 단락사고 발생 시 위와 같이 차단기와 전선을 물리는 부분에 검게 검댕이가 발생하였다면 단락으로 의심해야 합니다. 보통 누전이 발생하면 누전차단기가 떨어지는 선에서 끝나지 저렇게 그을음이 심하게 발생하지는 않습니다. 그래서 저렇게 심하게 그을음이 생긴 곳에서 절연을 측정했을 때 절연저항계로 점검을 했을 때 아무 이상이 없다면 단락사고를 의심해 봐야 합니다. 

 

둘째로는 전기 사고 발생 시 수배전반에서 차단기가 내려가거나 EPS에서 차단기가 떨어지는 경우는 단락사고를 의심해봐야 합니다. 보통 누전이 발생하면 가장 말단의 차단기가 떨어지는 것이 일반적입니다. 그런데 EPS실이나 수배전반의 차단기가 떨어진다는 것은 일반적인 누전 사고에서는 잘 발생되지 않는 일입니다. 

 

 

 

 

 

5. 단락 사고 사례 - 에어컨 실외기

필자가 겪었던 단락사고 사례에 대해서 말씀드리겠습니다. 필자가 안전관리를 하고 있는 건물에서 차단기가 떨어졌다는 연락을 받았습니다. 현장에 와서 절연저항계로 누전 점검을 해 보았는데 아무런 문제가 없었습니다. 그런데 특이점은 위의 사진에서처럼 차단기 2차 측에서 검은 그을음이 심하게 발생된 것을 볼 수 있었습니다. 

 

만약 여기서 절연이 문제가 없다고 필자가 차단기를 올렸다면 큰 사고가 발생하였을 것입니다. 하지만 필자는 이것이 단락이라고 생각하고 있었고 먼저 차단기 2차 측에서 상과 상간의 저항을 측정해 보았습니다. 사실 상과 상의 저항을 측정해도 아무런 특이점을 발견할 수 없었습니다. 그래서 검은 그을음이 생긴 차단기 2차 측 선로를 따라가 보았습니다. 

 

그러니까 나오는 것이 바로 이 에어컨 실외기였습니다. 이 실외기 겉판에 있는 볼트를 몇 개만 풀면 내부가 나옵니다. 그리고 내부에 보면 마그네트 스위치가 있는 것을 볼 수 있습니다. 이 마그네트 스위치는 실외기에 전기가 들어와 있을 때만 스위치가 들어가는 것으로 필자가 아무리 차단기 2차 측에서 상간 저항을 측정해도 마그네트 스위치에 의해 상간이 분리되어 정확한 저항측정이 되지 않았던 것이었습니다. 

 

 

따라서 필자는 마그네트 스위치 2차 측의 상간 저항을 다시 측정해 보았습니다. 필자가 상간 저항을 측정할 때는 일반적인 후크 메타를 사용하지 않고 멀티 테스터기를 사용합니다. 바로 아래에 필자가 사용하는 아날로그 멀티 테스터기가 있습니다. 물론 일반적으로 많이 사용하는 히오키 후크 메타에도 저항측정이 있지만 이런 단락 사고 시에는 아날로그 멀티 테스터기가 더 정확하고 유용합니다. 

위의 저항 R에 놓고 저항을 측정하니 저 큰 에어컨 실외기의 마그네트 2차 측에서 5 Ohm의 저항이 측정되었습니다. 사실 5 Ohm은 굉장히 적은 값이라고 판단을 해서 이것은 에어컨 실외기 내부의 어떤 회로에서 단락이 되었다고 판단했습니다. 그래서 에어컨을 켜고 실외기를 동작시키면 쑈트가 되어서 차단기가 떨어지는 것이라고 생각했습니다. 

 

보통 우리가 쉽게 알 수 있는 옴의 법칙(V=IR)으로 계산해도 380V/5 = 76A 이므로 차단기 정격전류인 50A를 한참 넘어서는 수치입니다. 물론 이 저항값이 완전히 정확한 것이 아닐 뿐 아니라 Z값을 알아야 하지만 알 수 없으므로 대략 위와 같이 저항을 측정해 보고 감을 잡는 것입니다. 

 

아니나 다를까 에어컨 전문가를 불러서 점검을 시켜보니 에어컨 실외기의 컴프레서가 나갔다고 했습니다. 그래서 컴프레서를 교체하는 것으로 마무리했습니다.  반면에 필자의 지인의 경우는 이런 단락 사고가 발생하였는데 절연저항만 측정해 보고 이상이 없다고 차단기를 올렸다가 건물 전체의 전기가 나가버리고 상인들이 집단으로 손해배상을 청구하여 아주 난처하게 된 일이 있었습니다. 

 

 

 

 

 

오늘은 단락과 지락에 대해서 말씀드렸습니다. 전기를 업으로 삼으시는 초보 전기인들에게는 위의 글이 조금이나마 도움이 되지 않을까 하는 마음에 이 글을 적어보았습니다. 다시 한번 말씀드리지만 차단기가 떨어졌는데 절연저항을 측정해서 이상이 없다고 무조건 차단기를 올리는 실수는 절대로 해서는 안 되겠습니다. 오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.