전기박사의 ‘現問賢答’
기기에 영향을 주는 것은 피상전류
Q. DC릴레이용에 AC릴레이가 체결돼 있습니다. 릴레이에 불이 들어온 걸 봐서는 접점이 된 것으로 보입니다. 만약 DC용에 AC 릴레이를 체결하면 어떤 문제가 발생하는지요?
A. DC Relay의 Coil저항과 AC Relay Coil저항은 다릅니다. DC Relay 대신 AC Relay를 설치하면 금방 소손이 됩니다. DC전압과 AC전압은 다릅니다. DC에서는 순수저항에 의하여 전류가 흐르지만 AC에는 XL이 존재 저항이 더 커지기 때문입니다. 즉 Coil의 저항이 적어지기 때문에 과전류가 흐르게 됩니다. 따라서 동작시간이 짧을 경우에는 즉시 나타나지 않지만 Magnet처럼 동작시간이 길어지면 소손이 소손되는 시간이 짧아집니다. 즉시 DC Relay로 교체하세요.
Q. 누전차단기가 Test버튼 눌러도 떨어지지가 않습니다. 전압을 재보니 205V 정도 나오는데 그 정도도 떨어지지 않나요? 20A차단기입니다. 그리고 이상한 점이 처음 한 번은 테스트버튼을 누르면 작동합니다. 근데 그 이후에 전압을 재보면 전압이 198V 정도로 떨어져 있거든요. 또 이상한 건 테스터기로 가만히 찍고 있으면 전압이 또 점점 증가해서 215V 정도까진 올라갑니다. 그리고 그 차단기에서 다시 분기해서 또 20A차단기로 전원 공급하는데(병렬연결 아닙니다.) 그 차단기엔 20W삼파장 램프 하나가 물려 있습니다. 그런데 거기 차단기를 투입시키면 전압이 반으로 뚝 떨어져요. 한 110V 정도로요. 부하를 빼고 차단기를 투입시켜도 전압이 반 토막 나는 건 똑같습니다. Test버튼은 작동하지 않습니다. 차단기 교체도 해 봤는데 똑같네요. 지금 제가 의심하는 건 전원 측의 문제거나 배선문제 같기도 한데 배선도 지중으로 돼 있어서 확인하기도 어렵습니다. 문제가 뭘까요? 전압손실이 일어나는 보편적인 사례가 뭔가요?
A. 차단기를 바꿨는데도 그런다면 1차 전원에서 문제가 있어 정상적인 전압이 걸리지 않아 그렇게 될 것입니다. 먼저 차단기까지 오는 전원의 접속부에 대한 접촉불량을 확인해 보세요. 접촉불량일 경우 접촉불량인 곳에서 고저항이 발생해 조그마한 부하만 걸어도 전류가 흐르지 못하고 전압강하가 크게 발생해 상기와 같은 현상이 발생합니다. 예전에 250KVA 변압기에 110V 히터건 하나만 작동해도 80V로 전압이 다운되어 결국 원인을 찾아보니 변압기에서 배전반까지 150M 시공하면서 N상이 맨홀에서 사용하지 않는 케이블에 오접속되어 있었습니다. 결국 대지를 통해 변압기 중성점 접지와 회로가 연결되어 있었죠. 전압을 측정하면 110V이고 작은 부하를 걸면 20~30V 전압강하가 생기고 시공하면서 실수를 한 것이죠. N상을 다시 찾아 연결하니 이상이 없었습니다. 위 내용도 변압기에서 배전반까지 케이블 연결상태나 끊어지지는 않았지만 손상을 받은 곳은 없는지 확인 한 번 해보세요.
Q. 히터 열을 돌려주는 팬모터 차단기가 트립되어 복귀하니 다시 트립이 되고, 모터 절연저항을 재어보니 0.7메가(3상 모두)로 절연이 많이 나쁜 것은 아닌데 그래도 일단 상태가 좋지 않으니 모터를 교체했습니다. 교체 후 차단기를 복귀시키니 그래도 트립됩니다. 그런데 모터만 걸어서 돌려보면 돌아가고 벨트를 걸어서 팬이랑 같이 돌리면 금방(약 1초 정도)트립됩니다. 그래서 이리저리 보다가 차단기를 교체했더니 정상으로 돌아가더군요. 이런 경우에는 어떻게 해석을 하는 것이 좋은가요?
A. 보통의 모터고장은 모터 자체보다는 모터에 연결된 부하에 원인이 있습니다. 전열기의 열기를 순환시키는 모터의 임펠러에는 축과 연결된 베어링이 있습니다. 지속적인 역기 접촉으로 베어링 내부 윤활유 증발과 건조로 베어링 수명이 짧아집니다. 먼저 부하 측(임펠러, 샤프트, 베어링) 상태를 확인하시고 진동, 소음, 회전상태 등등 벨트체결 전/후 전류를 측정해 보시고요. 모터 연결 케이블도 절연 체크를 해보시기 바랍니다.
Q. 배기휀: 22kW, 입력전압: 380V, 기동방식: 와이델타, 정격전류: (준공도서용량계산서에 기재된 수치: 46.27A), 실제 판넬에 흐르는 전류치: 15A
평시 15A로 잘 돌던 배기휀이 주말에 33A가 흐르자 주변에서 Eocr 트립현상이 발생했다고 해서 Eocr 세팅 치를 보니 과전류 세팅이 23A로 되어 있었습니다. 정격전류는 46.27A이고 평시 운행하던 전류는 15A였는데 트립되었다고 해도 정격전류(33A) 내 트립인지라 조금 헷갈립니다. 휀 내부나 모터에 과부하가 걸리는 물질이 협착되는지 실제로 현장에서 점검을 해봐야 하나요? 아니면 33A에 맞게 다시 Eocr 세팅을 다시 해야 할지 조언 부탁합니다.
A. 먼저 Trip이 되었다면 당연히 그 원인을 확인하여야 합니다. 분명 전기적요인(절연·결상)&기계적 요인 중 원인이 있을 것입니다. 그리고 Y-델타라면 Eocr을 어디에 설치돼 있어야 하는지요? 선전류와 상전류는 다릅니다. Motor 정격도 명판을 다시 확인해 보세요. 아마 Eocr이 상에 설치되어 있고 그 전류가 상전류일 것입니다. 일반 Motor의 정격이 46A라면 Motor만 돌려도 16A 정도가 될 것입니다. Eocr의 Setting은 Motor만 보호하는 것이 아닙니다. 상기와 같이 Fan 부하는 운전전류가 정격전류보다 많이 적습니다. Setting의 기본은 Motor정격 > Setting전류 > 최대운전전류로 해야 합니다.
Q. 옥상에 있는 정류기반 배터리인데 배터리 단자에 파랗게 부식이 되었네요. 부식된 건지 가스가 누출된 건지 어떤 현상입니까? 그리고 정류기 판넬에 차단기가 AC MAIN, DC MAIN, VCB CONTROL이 있는데 배터리 전압체크 시 AC MAIN, DC MAIN이 동시에 차단하면 각 차단기 동작전원이 끊어지는 것 아닌가요? 오래된 건물이라 도면 같은 것이 전혀 없습니다.
A. Battery액, 누액 등으로 인한 황산화 현상입니다. 깨끗이 제거하시고 조임을 잘해 줘야 합니다. 기본적으로 DC전원이 단전되어도 차단기 등이 동작하지는 않을 것입니다. Battery Check 시에는 Battery의 차단기만 Off 시키고 하시면 됩니다.
Q. 감전 및 장비에 위해를 주는 전력이 피상전력인가요? 유효전력인가요? 계량기에 검침 되는 것은 유효전력으로 알고 있는데, 극단적인 예를 들어 역률이 0이라면, 유효전력 0%, 무효전력 100%인데요. 이래도 감전이나 기기 손상이 있는 걸로 알고 있거든요. 예를 들어 순수하게 100% L부하를 변압기 코일로 잡는다면 On/Off 시 충격전류가 발생하게 되는데, 역시 사람이나 장비에 큰 타격을 줄 수 있지 않나요? 그런데 후크메타에서 필터 기능을 On 시킨 순수한 유효전력만 흐르는 전류 치이고 사람 및 기기를 손상하는 전류라고 하는데 순간 이해가 안 되었습니다. 결국 질문의 요점은 무효전력이나 무효성 전류 즉, 순수 C부하거나 순수 L부하도 감전이나 기기손상을 주지 않나요? 예를 들어 콘덴서나 변압기 On/Off 시에 말이죠.
A. 피상전력은 부하에서 일할 때 들어가는 √(유효2+무효2)입니다. 실제 일은 유효전력으로 합니다만 기기에 그 일을 하기 위해 피상전류가 들어갑니다. 그 전류에 의하여 피상전력이 됩니다. Motor&변압기가 일할 때 유효전력에 의하여 일합니다만 정격전류는 즉, 피상전류입니다. 때문에 기기에 영향을 주는 것은 피상전력입니다. 변압기 사용 시 역률이 낮으면 피상전류가 많이 흘러 유효전력을 많이 사용할 수 없습니다. 그리고 C나 L은 그리고 R은 부하입니다. 부하는 감전과 무관합니다. 감전은 인체에 전압이 가해져 전류가 흐를 때 발생하는 것입니다. 부하가 인체와 직렬로 되어 전류가 흐른다면 당연히 위험하지만 전류가 흐르는 회로를 만졌다 하여 위험한 것은 아닙니다.
Q. 저희 집에 태양광 발전설비 3KW를 설치하였습니다. 설치 후 한전계량기를 디지털로 교체하는 과정에서 계량기 교체를 담당했던 한전단가업체의 실수로 순간 과전압(380V)이 유입되어(참고로 저희 집은 3상 4선식 380/220V 20kW를 수전받고 있습니다.) R상에 물린 일부 가전제품이 손상되어 사용할 수 없게 되었습니다. 이 사고 후 두 업체(건축 시공 당시 전기시공업체와 한전단가업체) 간에 서로 책임을 전가하고 있습니다. 단가업체는 실수를 인정하지만 100%는 아니라는 겁니다. 이유는 과전압이 투입되었는데 ELB가 차단되지 않았다는 주장을 하고 있고 건축 시공 당시 시공한 전기 공사업체는 과전압으로는 차단기가 트립되지 않는다고 말하고 있습니다.
A. 무조건 한전단가업체의 잘못입니다. 상기의 상황은 중성선을 잘못 연결하거나 연결을 하지 않았을 때 일어나는 상황입니다. 그리고 ELB 누전차단기는 과전압을 보호하지 못합니다. 한전단가업체에 상기 상황을 설명하고 보상을 받도록 하세요. 전기업체가 가장 기본적인 작업실수를 한 것입니다. 이것을 인정하지 못한다면 업체로서의 기술력의 문제이고 해결되지 않는다면 그리고 한전단가업체라면 한전 측과도 협의할 필요가 있을 것 같습니다.
Q. 비접지 계통에서 지락사고 시 지락전류는 작은 것으로 알고 있는데 이 지락전류가 발생하지 않도록 해야 하나요? 비접지에서도 지락전류로 인해 차단기가 떨어질 수도 있나요? 왜 비접지 계통에서 지락 전류를 신경 써야 하는지 이유를 알고 싶습니다. 참고로 3.3kV 수전설비입니다.
A. 1선 지락사고 시 건전상의 전위가 √3배까지 상승하고 지락사고전류가 간헐적으로 흐르거나 계속 흐르도록 방치하면 Capacitance의 반복충전과 Capacitance와 기기 간 Inductance에 의한 공진에 의해 발생하는 과도 이상전압(6~8배 정도)이 되어 기기의 절연을 파괴하고 2~3대의 전동기를 동시에 소손시키기도 합니다. 때문에 비접지 계통에서도 지락 시 ZCT와 GPT를 사용 지락 차단이 되도록 하기도 하고 GTR과 NGR을 사용 지락 전류가 흐르도록 합니다.
Q. 380V 3상 4선식 분전반에서 N상이 단락되었을 때 일어나는 현상 가운데 어떤 것들이 있나요? 220 단상 부하들을 타고 380V가 흐른다고 들었는데 맞나요? 여러 가지 증상들 아시면 좀 알려주세요.
A. 질문 내용이 단락이 아니고 단선을 얘기하는 것 같네요. Y계통에서 중성선은 매우 중요합니다. 중성선은 전력선으로 0전위를 유지하여 상과 중성선에 걸리는 부하에 안정된 사용전압을 공급합니다. 그런데 중성선이 단선되면 0전위가 부하에 의하여 이동되면서 각상과 중성점에 걸리는 전압이 달라져 부하가 적게 걸린 쪽으로 전압이 많이 걸리면서 전기기기들이 소손이 될 수 있습니다.
Q. 공장에서 전기안전관리자로 근무하고 있습니다. 저희 공장 산업안전관리자분이 공장 내 현장 분전함에 대하여 시건 장치를 해야 한다고 말을 하는데요. 지금 현장엔 손잡이 식으로 된 잠금장치만 돼 있습니다. 따로 열쇠로 잠글 수 있는 게 아니고요. 이렇게 되면 아무나 조작이 가능하므로 법에 걸린다고 하는데요.
A. 사안에 따라서는 분전반에 시건 장치를 해야 하는 경우도 있습니다. 예를 들면 기계실 없는 승강기의 검사기준에 보면 메인차단기는 시건 장치를 해야 한다고 되어 있습니다.
이를 차단기의 시건 장치로도 인정되지만, 차단기함을 시건 장치해도 인정됩니다. 이를 하는 이유는 수리 시나 문제가 발생해서 전원을 차단하고 작업을 하는 도중에 다른 작업자나 관리자가 전원을 투입하지 못하게 하려고 시건 장치를 하고 작업자가 열쇠를 휴대하게 되어 있습니다.
다른 기기나 분전반도 이에 해당하는 경우가 있고 일반적인 분전반도 시건 장치가 되어 있습니다. 분전반을 보시면 손잡이 부분에 키가 있어 키로 분전반을 잠글 수 있게 되었는 것으로 알고 있죠.
저도 전기판넬과 각종 제어반을 제작했을 때를 보면 함에 시건 장치를 할 수 있는 함을 사용했습니다. 단, 방폭의 경우 일반적인 공구 즉 드라이버로 열 수 있는 것이 아니고 특수 렌치나 기타 일반공구가 아닌 다른 기구를 사용하여 개방하는 구조는 시건 장치를 대신하여 인정을 받을 수 있는 것으로 알고 있습니다.
※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 기기에 영향을 주는 것은 피상전류
