최근 생산 설비의 다양화와 정보 기기의 고도화로 전기의 안정적 공급은 필수가 됐으며, 사고로 말미암은 정전은 물론 순간 전압 강하조차 허락하지 않을 정도다. 따라서 공급원인 고압 수전 설비에 특히 높은 신뢰성을 요구한다. 배전반식 고압 수전 설비는 편의성 덕분에 많이 사용하나 사용 환경에 기인하는 습기나 오손으로 말미암아 절연 저하, 패널 내 빗물 침입 등으로 단락 사 고가 발생해 부하 설비나 전력회사 배전망에 전력 공급을 끊는 경우도 드물게 발생해 많은 수용가에 막대한 피해를 끼친다. 본고는 배전반 사용 환경상 유의점 중에서도 특히 결로로 말미암은 영향과 대책을 소개한다.
결로 발생 메커니즘과 영향 결로 메커니즘 | 공기는 질소 약 80%와 산소 약20% 외에도 이산화탄소 등'기타 약간의 기체'로이뤄진다. 결로 문제가 되는 수분은 기타 약간의기체에 수증기 형태로 포함된다. 이 수증기는 액화하는 온도(이른바 끓는점)가 다른 기체보다 높아 상온에서 일정 비율만 기체 상태로 있는 성질이 있다.공기에 포함되는 수증기량은 한정돼 있으며, 이 양은 기압과 온도에 따라 바뀐다. 공기가 수증기를 담을 수 있는 그릇의 크기는 압력이 일정한 지상에서온도에 의해 결정된다. 상대 습도란 허용 한도에 대해 어느 정도 수증기가 실제로 포함돼 있는지를 보여주는 척도로, 허용 한도 가득 수증기를 포함한 상태가 상대 습도 100%의 포화 공기다. 허용 한도를넘어'과포화'상태가 되는 경우가 있는데, 이때는수증기가 그릇에서 흘러넘쳐 액화(응축)가 일어나
자주 발생하는 장소와 조건 | 기기·기계 재료의 표면온도가 패널 내 공기의 노점 온도 이하가 되면 표면에 결로가 생긴다. 결로는 일사 조건이 나쁜 지하실등 습도가 높은 장소, 또는 바깥공기가 침입하기 쉬운 배전반 구조에서 자주 발생한다. 특히 배전반 내에 변압기 등과 같은 발열체를 수납하지 않았다면발생 빈도는 더욱 높다.예를 들어 다음과 같은 것이 있다. ① 배전반의 바깥공기 온도가 급속히 떨어졌을 때배전반 내벽에 결로 발생 ② 높은 습도의 따뜻한 공기가 패널 내에 들어왔을 때 기기 표면에 결로 발생 ③ 절연물 등 열 용량이 큰 물건의 온도 상승 추종지연으로 결로 발생 <그림 1>은 연간 습도 변화를 나타낸 것으로, 강우량이 많은 6~7월 장마 때 특히 다습해지므로 결로가 자주 발생하는 환경에 대비해 결로 대책을 마련해야 한다. 결로로 말미암은 문제 | 결로가 고체 절연물 표면에발생하면 표면 저항이 떨어져 절연 불량의 원인이되고, 금속 표면에 발생하면 부식의 원인이 된다.일반 환경 조건에서 상대 습도가 85% 이상을 넘지 않으면 절연 저항의 급격한 저하는 일어나지 않는다. 그러나 염분 등이 붙으면 상대 습도 70% 정도부터 조해潮解가 시작돼 누설 전류가 증가하고 절연 저항이 급속히 떨어진다. 특히 유기 절연물의 경우, 미소微小방전에 의해 재료 일부가 열 분해하고 탄소가 표면 박리해 도전로導電걟를 형성하는 트래킹 현상으로 발전하기도 한다. 금속 부식, 녹 발생은 단락 사고 등 중대 사고로직접 이어지는 경우는 적으나, 결손이나 구성 부분의 기능 소실로 이어질 때도 있다.
결로 대책과 주의 사항 배전반 권장 표준 사용 상태 | 배전반은 사용 환경에따라 영향을 다양하게 받으므로, 안전하게 고장 없이 장기간 사용하려면 표준 사용 상태의 설치를 권장한다(<표> 참조). 배전반을 옥내에 설치할 경우엔 비바람 등 날씨로말미암아 생기는 영향을 무시할 수 있으나, 옥외에설치할 경우엔 날씨가 미치는 영향이 지대하다. 특히 최근 이상기후로 발생하는 게릴라성 호우 등은설비 내부 온도와 습도에 급격한 변화를 일으켜 결로 문제를 야기한다. 기기 설치에 따른 대책 | 결로를 방지하려면 가장 먼저 습도 대책이 필요하다. 배전반 내 습도를 낮게유지하며, 습도가 높은 공기가 들어와도 상대 습도를 낮춰 결로가 발생하지 않도록 한다. 배전반 내환경 개선을 위해 스페이스 히터나 제습기 설치, 급배기 설비, 건조제 등과 같은 대책이 있다. ① 스페이스 히터스페이스 히터(<그림 2> 참조)는 배전반 내 공기를 데워 상대 습도를 낮추는 역할을 한다. <그림 3>은 스페이스 히터를 사용해 배전반 내 온도를 바깥공기보다 높였을 때 습도 저하 효과를 보여주는 측정 예다. 이 그림은 오후 8시부터 다음날 오전 8시까지 배전반 내 습도 변화를 스페이스 히터 용량(온도 상승 값)을 파라미터로 해 나타냈다. 스페이스히터 용량이 너무 크면 바깥공기의 유입이 증가하고, 설치 환경에 따라선 하부 환기구에서 눅눅한 공기를 빨아들이는 등 역효과도 있어 배전반 구조 등에 유의해 용량을 선정한다. 일본에서 기온 변화는 최대 5℃/시간 이하여서 스페이스 히터 용량도 온도 상승 5℃ 정도를 기준으로 선정한다. 이는 바깥공기가 습도 100% 상태가 되더라도 배전반 내를85% 이하로 유지할 수 있는 수치기도 하다.배전반 구조와 크기에 따라서도 다르겠지만, 보통1기당 200~수백W 용량을 사용한다. 또한, 변압기등 발열 기기를 수납한 배전반은 히터를 생략하거나 용량을 낮출 수 있다. 스페이스 히터의 운전도연속 운전 외에 야간에만 운전하든지, 습도 센서(<그림 4> 참조)를 구비해 자동 운전하는 형태로 운용중이다. ② 제습기
스페이스 히터가 온도를 올려 상대 습도를 낮추는방식이라면, 제습기는 절대 습도를 떨어뜨려 결로를 방지한다. 최근에 전자 냉각 소자를 이용한 에너지 절약, 긴 수명, 유지 보수 불필요, 박막형인 소형제품이 많이 쓰인다(<그림 5> 참조). ③ 급배기 급배기 방식은 밀폐 구조인 배전반 내에 건조 공기를 보내 습도를 떨어뜨리고, 먼지와 오손의 침입을 방지하는 것으로, 내환경 대책으로 상당히 효과가 있다. 높은 신뢰도를 요구하는 설비와 대용량 설비 등에 적합하나, 컴프레서 등에 급배기 설비를 설치하면 그로 말미암은 비용 상승, 설비 면적 증대,보수 필요 등과 같은 결점도 있다.
④ 건조제 실리카겔 등 건조제를 사용함으로써 공기 중 수분을 흡수해 절대 습도를 떨어뜨린다. 공기 습도와 평형 관계를 보이며, 수분의 호흡 작용을 동반한다.꾸준히 교환해야 한다.
배전반 내 대책 | 결로 대책은 앞서 설명한 기기 등을설치하는 것 말고도 캐비닛의 설계, 설치, 수납 기기 배치 등으로도 세울 수 있다. 이때는 결로 대책은 물론, 결로가 발생하더라도 영향이 없게 하는 것이 중요하다. ① 결로를 상정한 기기 배치 습도가 높은 상태에서 환기팬 등으로 강제로 환기(배기)하면 결로로 인한 물방울의 낙하, 비산이 발생한다. 특히 천장에 환기팬이 있으면 발생 빈도가높다. 천장에 환기팬을 설치한 바로 아래 기기를 배치하면 물방울로 말미암아 녹, 기기 표면에서 절연저항의 급격한 저하로 절연 파괴가 일어날 수 있다.이 경우 대책으로
·환기팬은 물방울 낙하로 생길 수 있는 영향이가장 작은 쪽에 설치한다. ·환기팬 바로 아래에 낙하하는 물방울을 받을 받침 접시를 마련한다. ·환기팬 바로 아래에 물방울 낙하로 생길 수 있는영향을 받지 않는 기기를 배치하거나 아예 기기를 설치하지 않는다.
등이 있으며, 습도가 높은 상태를 고려해야 한다. ② 단열재 바깥공기 온도가 급격히 떨어져 배전반 내벽의 결로가 천장에 발생한 경우, 마찬가지로 물방울 낙하로 말미암은 영향을 받는다. 이때 대책으로 단열재를 배전반 내벽에 시공하는 방법이 효과가 있다. ③ 절연 강화 배전반에 사용하는 고압 기기 등은 앞서 권장한표준 사용 상태에서 사용을 전제로 하나, 혹독한 환경 조건에서 사용하는 것을 미리 안다면 그에 걸맞은 절연 강화 조치(과절연) 등을 취해 기기 쪽 습도대책을 세우는 것도 중요하다.캐비닛 외부에서 대책 | 이 내용은 뒤이은 <전기 설비에서 물 침입 방지 대책>에서도 그림과 함께 상세히기술했으니, 참조하길 바란다. ① 배전반 기초基礎배수 설치 장소에 따라선 하부 받침틀의 흡기구에서 강풍에 의해 침입한 빗물이 기초 콘크리트 위에 체류하다가 패널 내로 증발해 결로를 발생시키고 절연열화에 이르는 경우가 있다. 보통의 비라면 하부 받침틀에 설치한 흡기구로 들어올 수 없지만, 강한 바람을 동반한 비는 손쉽게 하부 받침틀로 침입해 기초 콘크리트 위에 체류한다.이에 대한 대책으로 패널 내 빗물 침입을 막고자하부 받침틀 끝 부분에 설치할 수 있는 코킹Caulking이 효과는 있으나, 기초 토대가 수평으로 되어 배수구가 없는 상황이라면 오히려 바닥에 침입한 빗물을 밖으로 내보낼 수가 없다. 이 때문에다량의 물이 체류해 패널 내를 고습도로 만들어 사고의 원인이 된다. 따라서 물이 체류하지 않도록 기울이거나 배수구를 마련하는 것이 바람직하다. ② 교각형 하부 기초 시 차폐 배전반 기초는 교각형 하부 기초가 많으며, 교각형 하부 기초의 빈 공간을 통해 배전반 밑바닥으로바람이 들이쳐 물방울이나 습기가 들어오곤 한다.이에 대한 대책으로 교각형 하부 기초의 양 끝을차폐해 빗물 침입을 직접 막는다. 차폐판을 시공할때는 배전반 아래쪽에 물이 체류하지 않도록 하는것이 중요하다.電⃝
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