"전기안전관리 담당자의 기본 지식 저압 차단기 는 어떻게 점검할까?" - 24년 1, 2월 협회지

 

근거 출처 : 24년 1, 2월 협회지

 

제목 : 전기안전관리 담당자의 기본 지식 저압 차단기 는 어떻게 점검할까?

 

저압 차단기인 배선차단기(이하 MCCB ; Molded Case Circuit Breaker, 본고에서는 125 A 이하 정격의

MCB(Miniature Circuit Breaker) 포함)와 누전차단기(이하 RCD ; Residual Current Device)는 전기 사용자와 가장 가까운 위치에서 전기재해를 예방하는 기능을 담당한다. 이들 차단기가 보급되기 이전에는 나이프 스위치와 퓨즈를 조합한 차단장치를 사용하였지만 현재의 저압 차단기는 절연 케이스에 이상전류 검출부, 차단부 및 소호부를 함께 수납하여 퓨즈의 차단 특성과 나이프 스위치의 전류 개폐 기능을 겸비하므로 보다 안전하게 전로를 보호할 수 있다.

 

시판 초기, 저압 차단기는 점검할 필요가 없다고 알려져 시장의 급성장에 일조하였고 현재까지도 이렇게 생각하는 경우가 많으며 실제 현장에서도 20년 이상 문제 없이 사용 중인 사례도 발견되고 있다. 그러나 저압 차단기도 사용 환경에 따라 달라지기는 하지만 시간이 지날수록 문제 발생 빈도가 증가하는 경향이 있으므로 다른 전기설비와 같이 수명이라는 개념을 적용해야 한다.

 

사용 환경이나 경년열화를 고려하지 않는 경우 저압 차단기의 수명은 규격에 따른 기계적 내구도(개폐 횟수)와 단락전류 차단 횟수에 의해 결정된다. 기계적 내구도는 무부하 개폐 횟수와 부하전류(정격전류 이하) 개폐 횟수로 나눌 수 있으며, 관련 시험에 대한 요건은 KS C IEC 60898-1 등의 표준에 규정되어 있다.

RCD와 같이 감전이나 화재 보호를 목적으로 내장된 전자회로가 이상을 검출하는 차단기는 월 1회 정도 시험버튼을 눌러 정상적인 작동을 점검하는 것이 바람직하며 정격차단전류에 가까운 단락전류로 인해 트립된 경우에는 차단 횟수가 1번이라고 하더라도 신품과 교체하는 것이 바람직하다.

 

[1] 저압 차단기의 열화

한국전기안전공사의 2022년 안전관리대행 고객과 비계약 고객에서 발생한 전기설비사고 분석 자료에 따르면1), 전기설비사고 2,781건 중 저압설비에서 1,651건(59.4%)이 발생하였으며 저압설비에서는 저압 차단기 244건(14.8%), 전열기계기구 165건(10.0%) 및 기중차단기 129건(7.8%)의 순으로 빈발하였음을 알 수 있다. 국외의 연구결과에서도2), 설치 환경에 따라 물론 달라지지만, 10년 경과 시 복구 불가한 MCCB가 10% 이상, 수리가 필요한 MCCB가 10% 이상에 이르며, 20년 경과 시 정상 기능을 상실한 MCCB가 과반수라고 보고되어 있다. 그러나, 이 자료에는 20년 경과한 MCCB도 점검과 적절한 수리를 통해 35% 정도는 기능이 복구되어 MCCB 연명에 일조할 수 있다고 부연하고 있다. MCCB의 기능 상실에 영향을 미치는 중대 고장 현상의 비율을 <표 1>에 나타내었다.

 

◆ MCCB 고장 원인

MCCB의 기능에 영향을 미치는 중대 고장 현상과 원인으로는 다음과 같다.

• 접촉저항 증가 : 정격전류 통전 시 온도 상승으로 인해 트립이나 과열 원인이 된다.

(원인 : 접점의 접촉 압력 저하, 부하전류 개폐 과다, 부식성 분위기로 인한 접점면 접촉저항 증가, 접속부의 경년 이완 등)

• 차단 하중 증가 : 과전류가 흐르거나 외부에서 트립 신호를 줘도 트립되지 않을 수 있다.

(원인 : 분진 퇴적 시의 빡빡함, 부품 발청으로 인한 마찰 저항 증가 등)

• 트립 후 리셋 불능 : MCCB 트립 후 재투입이 안된다.

(원인 : 분진으로 인한 마찰 저항의 증가, 주형품 등의 절연재 경년 변화 등)

• 트립 불능 : 심각한 문제로 인한 사고 발생 시에도 MCCB가 트립되지 않는다.

(원인 : 분진으로 인한 마찰 저항 증가, 부품 발청으로 인한 마찰 저항 증가, 등)

 

◆ 저압 차단기의 열화 요인

저압 차단기의 열화 요인을 정리하여 다음 <표 2>에 나타내었다.

 

[2] 저압 차단기의 점검 포인트

저압 차단기의 수명은 전기적, 기계적 요인, 사용환경 등에 따라 크게 달라진다. 즉, 차단 또는 개폐 빈도, 과전류 트립 등의 사용조건에 따라 달라지며, 장기 사용에 따른 절연성능의 열화, 기계적 마모나 개폐 조작 장애, 작동 특성 변화, 과전류 차 단이나 부식성 분위기로 인한 접촉저항 증가, 주위온도나 자체 발열로 인한 절연재 변형에 따른 기구상 장애, 단자 및 기타 부분 나사 이완으로 인한 통전용량 저하 등이 있으며, 이들 요인이 복합 작용하여 수명 단축을 가속시키므로 평상 시 저압 차단기에 대한 철저한 점검은 매우 중요하다. 저압 차단기에 대한 점검항목, 판단기준 및 조치내용을 정리하여 다음 <표 3> 에 나타내었다.

 

◆ 저압 차단기 유지관리

저압 차단기는 정기점검은 물론 이상 작동 시와 단락전류로 인해 트립 시 실시하는 임시점검을 통해 철저하게 점검해야 한다.

(a) MCCB

MCCB는 과부하 전류, 단락전류를 검출하여 전로를 차단하기 위해 절연 외함에 개폐장치, 접촉자, 소호장치, 과전류 트립요소 등을 내장하고 있다. 정상적으로 기능하기 위해 연간 1회 이상 다음과 같은 방법으로 점검해야 한다.

• 정기점검

- 도체 접속부 접속상태, 과열 또는 변색 유무 점검하여 이상 시 또는 장기간 미사용 차단기에 대해 입·출력 단자 간접촉저항 측정 (20~30 A의 직류 통전시켜 입·출력 간 전압 강하 측정)

- 개폐 작동 수회 반복 시험

• 트립 시 임시점검

- 정격전류 미만에서 작동 시 트립전류가 높은 것으로 교체하되 전선의 허용전류 고려

- 단락전류로 인해 트립 시 절연저항이 5 MΩ 이상이면 절연내력을 시험하여 이상 없으면 재사용할 수 있으며, 이상 시 신품으로 교체

- MCCB 직렬 접속 시 보호협조 상태 점검

※ 저압 차단기 작동 시 조작상 주의사항

• 저압 차단기는 차단 시 핸들(또는 레버)의 위치에 따라 사람이 차단(아래 위치)한 것인지 과전류에 의한 트립 차단 (중간 위치)인지 판단할 수 있다. 핸들이 중간 위치에 있으면 과전류 또는 단락에 의한 차단이 발생한 것으로 복전하기 위해서는 바로 재투입하지 말고 반드시 작동 원인을 파악하여 제거한 후 수동으로 완전히 내려 OFF 시키고 재투입해야 하며, 이와 같은 점을 고려하여 저압 차단기를 주기적으로 점검해야 한다. 저압 차단기에 이상이 발견되면 적절한 조치가 이루어져야 하며, 특히 저압 차단기가 자주 작동하는 경우에는 내부 회로에 문제가 있는 경우가 많으므로 반드시 제조사에 문의해야 한다.

• 현장의 저압 차단기는 작업을 위해 OFF 시키는 경우가 있으므로 작업자의 감전을 방지하기 위해 반드시 OFF 시킨 이유를 파악한 후 문제가 없을 때 ON 해야 한다. 현장 작업자는 저압 차단기를 OFF 시켰을 경우 '작업 중' 표지를 반드시 붙이거나 저압 차단기가 있는 분전함을 잠궈 두어야 한다.

(b) RCD5)

MCCB의 과부하 전류, 단락전류 차단 기능 이외에도 RCD는 누설전류도 검출하여 전로를 자동으로 차단함으로써 인체 감전이나 전기 화재 등의 재 해를 예방하기 위해 개폐장치, 누전 트립요소, 누전 표시장치, 과부하, 단락 트립 요소, 소호장치, 시험버튼 등의 구성품을 절연 외함 내에 내장하고 있다. 정상적으로 기능하기 위해 월 1회 이상 다음과 같은 방법으로 점검해야 한다.

- 월 1회 이상 시험버튼을 눌러 트립 여부 확인

- 트립 작동 시 해당 전로와 대지 간 절연저항 측정하고 누전 원인 제거

- RCD 내부 회로 단락 시 내부 고장 원인 확인 후 조치

- 매년 정기점검 시 정격감도전류, 작동시간 시험