단락이란?

단락이란?

단락이란, 전기가 흐르는 도체끼리가 접촉하여, 부하 저항이 전선 저항만이 된 상태이다. 100V 회로로 말하면 백선과 흑선이 접촉한 상태이며, 단순히 「쇼트」라고도 불린다.

 

회로가 단락 상태가 된 경우, 그 회로에는 「전선 길이 분의 저항」밖에없는 상태가된다. 많은 영향을 무시한 단순한 사고방식이지만, VVF 케이블의 1.6mm의 1km당 저항값은 약 9Ω이고, 만일 100m(0.1km) 부설했을 경우의 회로 저항은 0.9Ω이다.

 

이 전선로의 말단을 단락하여 100V의 전압을 인가하면, 약 111A의 전류가 흐른다. 부하가 접속되어 있지 않으면, 전선 그 자체의 저항값에 의해 전류가 열로 변환되어 단번에 온도 상승하여 발열·발화로 이어진다. 케이블에 전류가 흐른 경우의 온도 상승식 θ = 0.008 (I/A)

 

θ = 0.008 ( 111A / 2[m㎡] )^2 × 1[sec] = 24.6℃

상기 계산과 같이, 초당 25℃ 미만의 온도 상승이 발생하게 된다. 전선에서는 일정 속도로 방열하지만 발열량이 많으면 온도는 상승하게 되고, 3~4초도 하면 전선 온도는 100℃를 넘어 피복이 녹아 발연·발화로 이어진다. 발화했을 경우는 케이블 전체에 연소한다.

 

이와 같이, 전로가 단락 상태가 되면, 매우 큰 열량이 전선 전체로부터 발생하여, 전선을 피복하고 있는 비닐이나 폴리에틸렌이 가열되어 녹아 버려 절연 성능이 손실된다. 또한 내부 구리선도 발열에 의해 손상되기 때문에, 단락이 발생한 경우는 브레이커에 의해 전로를 차단하여 전기회로 전체를 보호해야 한다.

 

전기사고로 타는 단자대의 사진

단락에 대한 보호

단락 사고가 발생한 회로에는 큰 사고 전류가 흐르고 전류는 P = I^2 × R 의 계산식으로 열로 변환된다.

 

변압기의 최근 부분 등 임피던스의 작은 지점에서 사고가 발생한 경우 수천 A의 전류가 흐를 수 있으므로 차단기 등으로 전로를 차단하지 않으면 화재 사고로 이어진다. 보호가 제대로 작동하지 않으면 전력회사측의 배전선에까지 악영향을 미칠 가능성도 있어 수요가내를 넘어 파급사고로 이어질 우려도 생각된다.

 

고압전로에서도 단락사고를 보호해야 하는 것은 동일하다. 단락 사고가 발생한 경우, 한류 퓨즈나 진공 차단기에 의해 전로를 보호해야 하지만 일정 시간 이상 보호할 수 없는 시간이 지속된 경우 수요가에게 전기를 보내고 있는 지역의 변전소 보호 장치 작동합니다.

 

변전소의 차단기가 작동해 버리면, 그 변전소의 계통으로부터 송전되고 있는 부근 일대까지 정전해 버려, 영향을 받은 수요가로부터, 손해 배상을 요구될 우려가 있다. 또한 사고를 일으킨 전기 설비의 관리 책임을 묻고 전기 주임 기술자가 그 책임을 진다.사고에는 단락 외에 지락도 마찬가지이며 전기사고는 신속하게 검출·차단하여 전로의 안전성을 확보해야 한다.

 

배선용 차단기에 의한 보호

저압 회로에서 단락 사고가 발생한 경우, 사고가 발생하고 있는 변압기, 전선, 차단기 등 회로 전체에 대전류가 흐른다. 이 대전류에 의해 비정상적인 가열이 발생이나 충격이 주어져, 현저하게 열화된다. 단락 전류는 차단기 등에 의해 사고점을 분리하지 않는 한 계속된다.

 

전기 회로의 사고를 분리하는 장치로서는, 퓨즈나 배선용 차단기가 사용된다. 고압 회로의 경우도 마찬가지이지만, 고압 회로는 부주의하게 전선끼리를 떼어낼 수 없다. 전압이 높은 회로를 보호 장치 없이 분리하면 공중으로 방전하여 전기를 흐르게 하려고 하기 때문에 불꽃이 발생하여 주변에 비산하여 단락 사고로 이어진다. 따라서, 사고전류는 「차단기」로 차단할 필요가 있고, 사고전류를 차단할 수 없는 것은 「개폐기」로 분류되어 있다. 개폐기는 전류가 흐르지 않고, 전압만이 걸려 있는 회로를 분리하는 것이며, 부하가 흐르고 있는 회로를 개폐할 수 있는 것은 「부하 개폐기」로 분류된다.