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개요
여기서는 과거의 트러블 사례를 소개하고, 전기설비의 순회 점검이나 정기 점검, 특히 평소 운전 조작에 있어 깊이 반성했던 과거의 여러 사례를 언급하고자 한다.
차단기 트러블 사례
2차 세계대전이 일어나기 전부터, 그리고 전쟁이 끝나고 나서도 한동안 사용돼 온 것이 유입차단기다. 그러나 끊이지 않는 폭발 · 화재사고의 발생으로 전쟁 후 오일리(Oilless)화가 확대되면서 자기차단기, 공기차단기, 가스차단기, 진공차단기 등으로 진화해 왔다.
여기서는 가까이에서 보고 들은 유입차단기와 관련된 사례를 소개한다.
1. 유입차단기 투입 시 이음(異音) 발생
한 제철소의 전기 시험장에서 고압 전동기 시험시 차단기를 투입하자 평소와는 다른 소리가 났다.
그 즉시 전원을 개방하고 기름 탱크를 내려 점검을 했더니 <그림 1>과 같은 구조에서 가동 · 고정접촉자와 함께 접촉 부분이 아크에 의해 울퉁불퉁하게 손상되고 가동접촉자의 고정 불량도 발견돼 정상적인 투입이 불가능한 상황이었다.
탱크 안의 절연유는 검게 변했고 눅진해져 있었다.
유입차단기는 사고 차단 후 내부 점검을 하지 않고 재투입을 할 경우 대형 사고로 이어진다고 들었던 터라 이 경우에도 만약 조건이 나빠 자칫 사고로 이어졌다 하더라도 전혀 이상할 것이 없는 그런 사례였다.
 ⑴ 원인
고압기기의 시험 빈도는 그다지 많지 않은 단시간 사용이었던지라 크게 신경 쓰지 않고 오랜 기간 점검을 게을리 해 사용한 것이 주된 원인이었다.
전동기의 돌입전류가 크다 보니 접점부의 손상이 계속 진행됐던 것으로 보인다.
⑵ 대책과 반성
이때는 접점부를 보수하고 절연유를 갱신하는 조치를 취했다. 그 후 대응으로 유면(油面) 및 기름색조를 기름 게이지를 통해 정기적으로 확인하는 작업을 수행했다. 사용 빈도가 낮아도 정기 점검의 중요성을 실감했다.
2. 애자형 차단기의 밸브 누유 트러블
초여름이라 여겨질 정도의 더위가 찾아온 6월 초순, 변전소 운전원으로부터 수전용 변압기의 전원측 차단기에서 기름이 새고 있다는 통보를 받았다.
급히 현장으로 달려가 보니 <그림 2>와 같이차단기 하부가 기름으로 오손돼 있었다. 조사해 본 바로는 <그림 3>에 나타난 밸브부에서 누유가 있었다.
 4월에 정기 점검을 실시했던 터라 의아하게 생각됐지만 기름이 없어지면 개폐 조작도 불가능해지기 때문에 서둘러 플랜트를 정지하도록 공장 간부에게 설명하고 이해를 구한 뒤 다음날 정전을 하고 보수 작업에 들어갔다. 누유 상황은 약 10초에 한방울 정도로, 보수 시점까지 2~3㎝ 정도 유면이 저하했지만 기름 탱크 유량 140L에 대해서 큰 영향은 없었다.
⑴원인
<그림 3>의 배유(排油) 밸브가 느슨했던 것과 패킹의 고무가 <그림 4>와 같이 노후(老朽)로 굳어진 상황에서 사용한 것이 원인이었으며, 누유는 기온상승으로 인해 정기 점검 후 2개월이 지나 기름의 유동성이 촉진돼 발생한 것으로 보인다. 밸브의 조임 상태 불량은 정기 점검 시의 확인 부족으로 판단되며, 패킹은 설치 이후 갱신한 흔적이 전혀 없었다.
 ⑵ 대책과 반성
트러블 다음 날 수전을 정지하고 점검 보수를 실시했으며, 그 내용은 6개의 패킹 갱신 및 절연유 보급이었다. 정기 점검 후에는 확인을 할 것, 전체적으로 봤을 때 패킹은 아주 저렴한 부분에 속하므로 정기 점검 시 반드시 갱신할 것 등의 사항에 대해 중요성을 통감했다.
사소한 누유로 공장 정지의 사태도 일어날 수 있음을 명심하게 된 사건이었으며, 운이 좋아 중대 사태에 이르기 전에 발견하고 처리한 것이 다행이었다. 더불어 순시 점검의 중요성을 깨달았다.
3. 차단기 개방 불가
처음으로 비상용 디젤발전기를 설치했을 때 취급설명서의 맨 처음에 우선 기계의 정지 방법을 터득하라고 적혀져 있던 것이 필자에게는 강한 인상으로 남아 있다.
그러고 보면 어떤 기계라도 막상 어떤 이유로 정지하려고 할 때 일반적인 조작법으로 정지가 되지 않는다면 당혹감을 느끼고 제2, 제3의 정지 방법을 시도해 볼 것이다. 때와 장소에 따라서는 정지를 할 수 없거나 늦었다는 이유로 인명 및 기계설비에 치명적인 영향을 줄 수 있는 큰 사고로 발전하기도 한다.
이 사례는 현장의 운전원으로부터 450㎾의 고압전동기를 멈추려고 했지만 멈추지 않는다고 급히와 달라는 연락이 있었다. 바로 현장으로 향해 조작스위치를 'OFF'로 했으나 역시 멈추지 않았다. 필사적으로 재차 'OFF'로 조작하자 운 좋게 1분 정도 뒤에 겨우 표시등이 '緣'으로 됐다. 전동기의 회전도 감속했으며 전동기가 정지한 것을 확인한 후에야 비로소 안도의 한숨을 내쉴 수 있었다.
⑴원인조사
이 차단기는 MBB로, 자기 홀드형의 트립 코일을 가지고 있어 'OFF'조작이나 보호계전기가 동작한 경우 코일의 통전을 끊어 차단한다. 원인으로는 다음의 것들을 생각할 수 있다.
① 'OFF'로 조작해도 UV 코일에 전류가 계속 흘러 MBB가 개방하지 않는다.
② 기구가 딱딱해져 차단 동작이 둔하지는 않는가.
③ UV 코일 동작이 둔해져 'OFF'에서 리셋(Reset)이 풀리지 않고 차단기의 주 접점이 개방되지 않아서.
이 경우 1분 후에 개방이 이루어졌기 때문에 잔류자기의 가능성이 높은 것으로 판단하고 마그네트철심 흡착부에 종잇조각을 삽입해 동작시키자 정상동작이 이루어졌다. 요인은 '에어갭의 감소', '철가루 부착' 등 인 것으로 판명됐다.
⑵유사사례
이 외에도 고압 전동기 정지 불능으로 현장에 가조사를 해 보면 전력퓨즈와 전자접촉기를 조합해 사용하는 기기에서 전자코일의 전류는 제로(0)가 되는데 개방하지 않는 사례가 있다. 요인은 큐비클내에 수납한 전자접촉기(<그림 5> 참조)가 설치상의 왜형과 링크부의 윤활유 고체화에 의해 동작 불능이 됐던 것이다. 이때는 전기 담당자가 단로기 조작용 훅봉을 사용해 전자접촉기를 수동으로 개방해 전동기를 정지시켜 위기를 넘겼다.
⑶ 대책과 반성
이러한 예는 점검 정비의 불비(不備), 부적절이 요인으로, 전자의 경우에는 정기 점검 시 차단 동작시간 등의 기록에 유의하고 동작 시간이 지연되고 있으면 분해 점검해 요인을 추적 · 보수 손질을 하는 것이 중요하다. 후자의 경우에는 정기 점검 시 수동으로 개폐 동작 상황을 확인하고 동작이 둔하면 가동 축수부(軸受部)에 주유를 한다. 그래도 개선이 되지 않을 경우에는 이 예와 같이 설치 불량에 의한 왜형 등을 조사해 수정하도록 한다.
변압기 트러블 사례
 1. 접속단자함에서의 누유
⑴발생상황
전기담당자로부터 로컬 변전설비의 순회 점검 시 단상 300㎸A 변압기 3대로 공급하고 있는 저압 동력 변압기 1대가 고압 케이블 가동 배관 부분에서 기름이 새고 있다는 보고가 있었다. 그 즉시 현장으로 달려가 단자함 뚜껑을 개방했더니 내부에서 유연(油煙)이 솟아오르고 단자부에서는 튀김을 튀기고 있는 듯한 상황이었다.
제조 플랜트를 신속히 정지하도록 부탁하고 변압기 보수를 제조사에 의뢰해 실시했다.
<그림 6>에 누유 발견 상황을, <그림 7>에 변압기 단자함 내부 상황을 나타냈다.
  ⑵원인
변압기를 정지시키고 문제가 발생한 곳을 조사했더니 <그림 7>과 같이 단자부가 과열돼 땜납이 녹아 내렸다. 발견이 늦었더라면 불꽃이 튀어 단락 폭발하고 기름에 불이 붙었을 것이다. 부근에는 위험물 취급 장소도 있어 자칫 대형 사고로 발전할 수 있는 상황이었다.
손상된 고압 부싱을 떼어내고 살펴본 바 접속 리드선 가까운 부분의 패킹이 외부는 까맣게 타고 본체 내부도 열의 영향으로 변형이 일어났다. 그로 인해 효력이 떨어져 기름이 새어 나온 것으로 보였다. 발열이 일어난 원인은 부싱 단자에 고압선을 접속할 때 <그림 8>과 같이 철 와셔가 부싱측 단자 사이에 개재(介在)한 데 있었다. 철은 동, 황동에 비해 도전율이 낮고(17%), 큰 전류가 흐를 경우 저항에 비례해 열손을 발생시키며 온도가 상승하면 저항온도계수(6.5%)에 의해 다시금 저항이 증대하는 악순환으로 인해 아주 빠른 속도로 과열이 있었던 것으로 판단된다.
⑶ 대책과 반성
문제는 철 와셔가 사이에 끼어 있었던 것이 원인으로, 부싱 형식을 조일 때에는 전동기나 반 내 접속 등에서 이런 종류의 트러블이 발생하는 사례가 많기 때문에 주의를 요한다.
이러한 밀폐 구조는 점검이 어려운 것이 사실이지만 어떠한 이상을 감지했을 때는 신속한 대응이 필요하다.
2. 단자대 조임 불량
이번 사례는 전기관리기술자에게서 얻은 정보다. 모 진료소로부터 엘리베이터가 작동하지 않는다, 에어컨을 사용할 수 없다는 연락이 있었다. 엘리베이터 서비스 회사 종업원이 동력회로의 전압 이상으로 보인다고 해 확인하자 R-S 사이가 80V, R-T, S-T 사이는 각각 210V였다. 합의를 통해 수전 정지를 하고 점검 보수를 하기로 했다. 비상용 발전기에서 보안용으로 공급 수전을 정지하고 변압기 핸드홀을 열자 절연유가 커피색으로 변해 있었으며, 단자대는 전혀 보이지 않고 냄새도 났다. 기름 펌프로 절연유를 뽑아내자 <그림 9>에서 보는 단자대의 고압 리드 접속부의 볼트 나삿니 부분이 <그림 10>과 같이 불꽃방전에 의해 마모하고 없는 상황이었다(3 상 변압기, 용량 50㎸A, 31년간 사용).
 ⑴원인및대책
변압기 내부의 고압 측 리드선 부분 설치가 부적절하고 도통(導通) 불량으로 나사 설치부에 불꽃이 발생해 나삿니가 없어진 것으로 보이며, 설치와 접촉부의 저항 증대가 원인으로 판단된다. 향후 대책으로 정기 점검 시 핸드홀을 개방 점검하고, 또한 정기적으로 절연유 검사를 실시하면 사전에 징후를 파악할 수 있을 것이라고 소유주에게 일러두었다.
마무리
본고에 소개된 사례는 다소 오래된 세대의 이야기이긴 하나, 기기의 상태가 좋지 않거나 누유, 조임불량 등의 트러블은 현재에도 많기 때문에 순시 점검 시에는 오감을 동원하고 어떤 이상을 발견했을 때는 신속하고 정확한 연락 · 대응이 필요하다.
또한 긴급 상황에서는 매뉴얼을 보면서 대처하기란 불가능하므로 평상시에 몸으로 익혀 바로 행동으로 옮길 수 있도록 하는 것이 좋다. 최근에는 감시제어의 자동화 및 외주 의존이 증가하다 보니 현장에 직접 나가 체험할 수 있는 기회가 적은 것 같아 유념이 필요하다. 이러한 트러블 사례가 사고 저감 및 대응에 도움이 되는 참고자료가 되길 바란다.
유입차단기(Oil Circuit Breaker)
유입차단기는 전로의 차단이 절연유를 매질로 해 동작하는 차단기를 말한다. 즉, 절연유를 소호매질로 하는 것으로서 탱크형 유입차단기와 소유량형 유입차단기가 있다. 탱크형은 철제의 탱크 내부의 절연유 중에서 소호를 시키는 것이며, 소유량형은 탱크 대진에 자기애자관을 사용한 것이다. 소유량형은 1925년 60-150KV용이 프랑스에서 제작됐고 그 당시 동일 용량의 탱크형에 비해서 유량이 약 1/30이었다. 유량이 적어서 대체로 보수 작업시간이 빠른 이점이 있어 유럽과 일본에서 제작, 사용되고 있다. 한편, 탱크형 유입차단기는 주로 미국에서 발달됐으며 탱크의 형상을 재래의 원통형에서는 없는 렌즈 타입이나 시계 케이스 타입으로 해서 절연유량을 되도록이면 적게 하도록 하고 있다. |
<Energy News>
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