개요
필자는 제2차 세계대전이 끝나고 얼마 지나지 않아 케이힌(京浜) 공업지대에 있는 철강회사에 취직한 후 약 60년간 전기 현장에 종사하면서 실무 체험을 했다.
본고는 그동안 필자가 현장에서 경험한, 그 중에서도 자연현상에 의해 빚어진 각종 사고 사례를 중심으로 기술했다.
최초의 사고 경험
입사한 생애 첫 직장은 전기(電機) 수리 공장으로, 그 곳에서 10년간 시험 검사 담당으로 근무했다. 전기자격증을 취득해 특고압 수전 변전소로 이동하고서 얼마 후 경험한 것이 애자형 차단기의 손상이었다.
1958년 9월에 내습한 22호 태풍 '카노가와(狩野川)(국제명 : 아이다(Ida))'때의 일이었다. 억수같이 쏟아지는 빗속에서 구내 2차 변전소를 시찰하고, 우수 침입 방지 대책 등을 세우면서 최종 단계로 수전용 차단기가 개방돼 수전 정지가 됐다.
태풍이 지나간 후 현장에서는 몇 시에 송전이 이루어지는지를 묻는 재촉이 이어졌다. 잠시 후 전력회사로부터 송전이 가능하다는 연락이 들어와 수전준비를 하려던 찰나 현장 책임자였던 S가 돌연 멈추라는 명령을 내렸다. 수전용 애자형 차단기에서 기름이 샌 흔적이 있는 상부의 뚜껑을 개방해 점검을 해 봐야 한다는 것이었다.
어쩔 수 없이 점검 사다리를 설치해 뚜껑을 열어봤더니 내부에는 베이클라이트(Bakelite)판 몇 장이 떠다니고 있었다. 만약 이 상태로 투입을 했더라면, 지금 생각해도 온 몸이 오싹해진다.
당시 손상된 차단기와 같은 것을 <그림 1>에 나타냈다. 베이클라이트판은 소호실이 망가지면서 부상(浮上)한 것으로 밝혀졌다. 차단기와 관련된 큰 사고는 사고전류 차단 후에 많이 발생한다는 것을 몸소 일깨워준 사례이다.
 염해에 의한 사고 사례
1959년 새로운 화학 관련 자회사에 유자격자가 필요해 전출을 갔다. 일본 최초의 60㎸ 가공 루프수전이라고 하는 특고압 수전설비를 보유한 사업소의 건설, 운전, 보전의 임무를 맡게 됐다. 처음 10년 정도는 임해(굢海) 매립지에서 장해물도 없이 태풍, 낙뢰, 크레인선의 송전선 접촉, 그 외 여러 이유로 매년 1~2회는 정전을 경험했다.
그 중에서도 염해에 의한 피해가 많았으며, 특히 애자 세정 중에 발생하는 문제는 근처 대부분의 다른 사업소에서도 골머리를 앓고 있었다.
필자도 신설 후 얼마 되지 않았을 때, 큰 태풍이 접근한다고 해서 매뉴얼에 기재된 예방 세정을 1시간 간격으로 실시하던 중 7번째에 쾅하고 수전 정지가 되는 쓰라린 경험을 했다. 다른 곳에서도 태풍이 지나간 후 애자에 부착된 염분이 햇빛을 받아 반짝반짝 빛나고 있었다. 공장이 본격적으로 가동되기 전에 세정을 실시했더니 섬락을 일으킨 사례도 있었으며, <그림 2>와 같이 수전용 차단기의 애자 주름이 파괴된 사례도 있었다. 이후 애자 세정에 질려 활선으로 실리콘 콤파운드 도포를 실시하기도 했으나, 오손되면 <그림 3>과 같이 불꽃이 발생해 자칫 위험한 상황을 야기할 수 있어 그만둔 적도 있다.
그래서 애자 세정에 있어 다음과 같이 대응하기로 했다.
① 세정수의 고유저항이 저하했을 때는 하지 않는다(5㏀/㎝ 이하).
② 애자 표면에 허용치 이상의 염분이 부착된 경우에는 하지 않는다.
③ 위험하다고 판단되는 경우에는 수전을 정지해 실행한다.
④ 세정을 할 수 없을 경우에는 한차례 비가 오고 난 뒤 안전 확인 후 실시한다. |
이에 대한 최종 대응책으로는 환경에 적합한 설비의 구축이다. 필자도 약 30년간 사용한 설비를 갱신할 때 GIS를 채용하고, 인입 부싱(Bushing)에는 1랭크상의 154㎸ 내염해(耐鹽害) 애관을 사용해 세정은 하지 않아도 됐다.
흡습·결로에 의한 피해 사례
1. 태풍 내습 시 흡습에 의한 사례
1964년 9월 내습한 태풍 20호로 인해 아침에 출근한 회사 사무소는 비닐 타일의 바닥이 흠뻑 젖어 수세 직후처럼 느껴졌다. 높은 습도로 바닥면이 결로하면서 나쁜 예감이 들었다. 아니나 다를까 현장으로부터 고압 전동기가 정지됐다는 연락이 계속되고 마침내 9시 40분 전(全) 정전이 됐다. 곧 비상용 발전기가 시동될 것이라는 예상과는 달리, 발전기실 부근에서 쿵하는 소리와 함께 검은 연기가 솟아 오르는 것이 보였다.
서둘러 변전소로 가서 발전기실에 들어가자 자동기동반에서 연기가 나고 있었다. 조사해 보니 계기용변압기의 퓨즈대가 바람에 날리고, 기동반 내에 있는 또 다른 계기용변압기는 퓨즈대 설치 나사와 퓨즈 볼트 사이에 <그림 4>와 같은 방전흔이 남아 있었다. 원인은 그림과 같이 발전기 시동 시 전압 변동에 의해 높은 습도에서 퓨즈대가 결로했기 때문에 방전 파손한 것으로 파악됐다.
 당시 건식 계기용변압기는 고장이 많아 몰드형으로 채용이 추진되던 시기였다. 대응책으로서 몰드형 변성기로의 교환과 스페이스 히터의 설치 운용을 검토했다.
한편, 고압 전동기의 정지는 옥외반 내에 수납되어 있던 <그림 5>와 같은 고압 전자접촉기의 절연로트의 컨덕터 설치부에 베이클라이트가 균열 손상해 지락을 일으킨 것이 원인이었다.
이후 제조사에서 코로나 방지제를 도포했지만, 예년 침공(針孔)상의 핀 홀이 생겨 정기점검 시 공을 들인 점검 보수가 되풀이됐다. 옥외반 설치는 전후(戰後) 부흥기의 분위기 속에서 시공됐지만 환경이 좋지 않은 임해지대에서는 큰 고생을 했다. 그 후에는 모두 옥내 설치가 되어 수전소 갱신을 계기로 모든 고압반의 옥내화가 이루어졌다.
2. 고압 수전 큐비클에서의 사례
2005년 1월 도쿄에서는 드물게 눈이 내렸으며, 쾌청하게 갠 다음날은 예정대로 어느 한 마트의 점검에 나섰다. 3층 옥내에 설치된 큐비클 문을 열자 톡하고 물방울이 떨어졌다. 천장에는 물방울이 빽빽하게 달려있고, 표면에도 물방울이 흐른 흔적이 선명하게 나 있었다. 또한 변압기 위나 바닥판에도 물방울이 고여 있는 것을 보고 놀랐다.
원인은 <그림 6>과 같은 관통구를 통했으며, 실 세퍼릿(Separate)이 없기 때문에 연돌작용으로 인해 큐비클로 올라온 건물 실내의 열기가 큐비클의 옥상에 쌓인 눈을 녹여 결로한 것으로 추정됐다. 이후 사고 방지 대책으로서 케이블 덕트에 차폐 실을 설치했으며, 상태가 좋지 않았던 환기선도 갱신시켰다.
실제로 흡습·결로로 인한 차단기 및 LBS, ZCT, 클릿(Cleat) 등에서의 고장 사례가 많다. <그림 7>은 결로가 원인으로 보이는 VCB의 소손 사례이다.
<그림 8>은 고장 직전 사례로, 트래킹(Tracking)이 가속화 돼 녹청이 발생한 것이다. <그림 9>는 바닥판에 물방울이 떨어져 있다. 가까운 설비에 이러한 것들이 없는지 꼼꼼히 검토해 보길 바란다.
 한랭 및 고온에 의한 고장 사례
겨울철의 한랭이나 여름철의 고온이 원인이 되어 문제를 일으키는 사례도 있다. 현재는 공조설비가 충실해 문제 양상이 바뀐 점도 있을 테지만, 필자의 과거 경험을 어디까지나 참고사항으로서 소개한다.
1. 겨울철 한랭에 의한 사례
찬바람이 부는 신년 연휴의 이른 아침 사고가 발생했다. 자가발전용 보일러의 드럼 수위 검출용 배관이 얼어붙는 바람에 보일러가 물이 없는 상태에서 작동됐다. 그 결과 과열기 및 수냉벽의 강철관 수 곳이 파열되는 최악의 사태가 됐다.
발전기 구동은 배압 터빈에서 터빈을 나온 증기를 모두 공장에 공급하는 방식이기 때문에, 이 배압증기를 공급하고 있는 플랜트는 모두 1개월이 채 되지않아 가동할 수 없고, 조업 정지 손실은 막대한 것이었다.
전기 쪽에서는 기온이 낮아져 문제가 생기는 경우는 거의 없지만, 기온 저하로 질소 봉입 변압기가 겨울철에 부흐홀쯔(Buchholz) 계전기의 제1단이 동작해 경보가 울려 호출을 받은 적이 있다. 원인은 <그림 10>과 같이 경부하의 변압기가 기온 저하한 경우, 절연유의 체적 감소에 의해 내부 압력이 저하하고 기름 속에 녹아 있던 질소가 가스화 해 계전기 상부에 축적, 플로트를 저하시켜 경보를 발생시켰다.
놀란 마음에 먼저 가스를 빼내고 가스가 없는 상태에서 검사를 한 바, 질소 가스가 대부분이어서 내부 고장은 아닌 것으로 판명되어 한시름 놓았다. 변압기온도에 걸맞은 적정압력으로 가스압력을 높여 대응했으며, 자동 압력 조정장치를 마련한 경우도 있다.
 이와 함께 부흐홀쯔 제2단이 동작해 수전 정지를 경험한 사례를 소개한다. 태풍에 가까운 건물 옥상의 함석판이 벗겨져 날아와 수전용변압기의 부싱을 파괴했다. 운 좋게도 그때는 직전에 정전이 발생해 단락 피해는 없었으며, 예비품이 있는 제조사에 교환을 의뢰, 절연유를 빼내던 작업 중에 유면(油面)저하에 의해 <그림 11>과 같이 수전 정지가 됐다.
원인은 태풍 직후의 대응에만 쫓긴 나머지 절차서도 만들지 않고 제조사에 맡겨 '정지한 변압기에 살아 있는 계전기가 있다'라는 사실을 간과한 것에 따른 것이었다.
2. 기온 상승에 의한 사례
건설 공사에 종사하면서 맞이한 첫 여름, 기온이 급상승한 어느 날에 냉수탑의 냉각팬이 정지했다는 현장으로부터의 연락이 있어 서둘러 가 보았다.
전기실 내에 설치된 전원반에서 팬을 재시동하는 것도 개시 도중에서 브레이커(Breaker)가 트립해 마음먹은 대로 되질 않았다. 전원반 내의 높은 온도를 원인으로 판악, 선풍기를 가져 와 냉각했더니 잠시 후 시동이 된 허무한 경험이 있다.
당시에는 브레이커가 나온 지 얼마 되지 않았을 때라서 주위온도 25℃ 정격의 브레이커를 사용했다. 완전 전자형이 아닌 열동 트립형을 채용했기 때문에 이때의 동작 특성은 <그림 12>의 ① 및 ②에 나타난 것과 같은 특성을 가지고 있는 것으로, 주위온도가 높아지면 정격치보다 작은 전류로 동작한다. 현재 사용되고 있는 MCCB의 기준 주위온도 40℃의 특성 예는 <그림 13>에 나타냈다.
이 당시 기기가 있었던 전기실은 돈 문제로 철골 슬레이트를 붙인 형편이어서 환기선도 한여름의 뜨거운 태양에 견딜 수가 없었다.
또한 이것에 유사한 사례로, 고압 전동기에서 구동하는 냉각팬 6대를 가진 곳에서 여름철 전동기를 정지했더니 옆 전원반에 있던 고압 전자개폐기도 진동으로 그 영향을 받아 정지한 사태가 발생한 적도 있다. 원인은 전동기의 소손 방지용으로 설치된 서멀릴레이가 아슬아슬한 곳에서 운전되고 있어서 진동으로 트립이 된 것이다. 실내 환기가 불충분해 실온이 상승, 전원반 내 온도가 40℃를 넘었기 때문이다.
 그리고 플랜트의 전기실 내에 마련된 계장용 전원에 공급하고 있던 CVCF가 여름철 돌연 정지해 플랜트 제어가 엉망진창이 된 적이 있다. 원인은 전원반 내 온도 상승으로 제어장치가 정상적으로 기능하지 않아 반 내 온도가 40℃를 넘어서는 아주 위험한 상황이었다.
최근에는 공조설비가 각 소에 설치되어 있지만 당시에는 플랜트의 중앙 제어실에만 공조설비가 있었다. 이는 계장설비 때문이었을 뿐, 오퍼레이터(Operator)를 위한 것은 아니었던 시대의 이야기이다.
낙뢰에 의한 피해 사례
필자가 근무한 지구는 낙뢰가 10년에 한 번 정도로 상정되어 60㎸의 가공송전선에는 가공지선은 생략되어 설치되지 않았다.
그러나 본격적으로 운용을 개시했더니 하천을 따라 뇌운이 이동해 운하 부분에서 자주 낙뢰가 발생, 2년 연속으로 피해가 나기도 했다.
1967년 7월에는 낙뢰로 수전 정지가 됐으며, 약 1시간 후 급전 연락에 의해 수전용 차단기를 투입하자마자 <그림 14>와 같이 차단부가 소손, 250㎟의 인입선도 용단이라는 큰 피해를 입은 적이 있다. 제조사 측은 처음 차단 시 다중뢰에 의해 차단부가 손상을 입었으며, 재투입 시 이것이 원인이 돼 파괴됐다고 설명했다.
이때 운하 부분은 2회선으로 154㎸의 변전소에 인입되어 있었으며, 그 중 1계통을 비워 가공지선 대신으로 하는 고육책을 전력회사에서 실시했다.
그로부터 20년 후 1987년 7월, 이 수전소에서는 다시금 낙뢰로 인해 전력회사 자산인 파이롯 와이어용 CT가 파괴돼 화재가 일어나 큰 소동이 된 적이 있었다. 당시의 모습이 <그림 15>이다.
게다가 1994년 8월에도 가까운 곳의 60㎸ 루프 세 곳에 낙뢰가 떨어져 후일 GIS의 내부 손상이 일어난 수요가도 있었다. 당시 집계된 손해액은 약 3억 엔에 이르렀다. 사고 방지 대책은 수요가의 인입점에 피뢰기를 설치하는 것으로 이루어졌다.
 마무리
당시 도쿄통산국 시설과에 있던 H 과장에게 얼굴을 내밀 때마다 그는 도쿄만 입구에 새그물 같은 송전선을 자신이 말한 대로 설치하지 않은 응보라고 말하곤 했다. 즉, 사업 계획 때 그 환경에 적합한 설비를 갖추는 것이 중요함을 그의 말을 떠올릴 때마다 통감하고 있다.
<Energy News>
http://www.energy.co.kr
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