특고압·고압 혼촉 위험방지시설

왜 배우는가: 특고압과 고압이 접속된 변압기에서 혼촉이 일어나면 저압·고압 설비와 사람이 높은 전압에 노출되므로, 이를 막는 시설 기준을 알아야 설계와 점검의 근거를 댈 수 있다. 전기안전기술사 시험에서 KEC 기준을 묻는 단골 주제이며, 1교시 용어형과 논술형 모두에서 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제138회 1교시 5번, 제117회 1교시 6번, 제102회 1교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

특고압·고압 혼촉 위험방지시설은 특고압 전로와 고압 전로가 변압기 등에서 접촉(혼촉)했을 때 고압측에 침입하는 고전압으로부터 사람과 설비를 보호하기 위해 접지와 방전·차단 장치를 시설하는 것이다.

핵심 키워드

• 혼촉(混觸): 서로 절연되어 있어야 할 두 전로가 접촉하여 한쪽 전로에 다른 쪽 전압이 침입하는 현상
• 고전압 침입: 혼촉에 의해 고압·저압측 전로로 특고압이 유입되는 것
• 접지: 이상 시 전위 상승을 억제하고 고장전류를 대지로 흘리는 것
• 방전장치: 특고압의 침입 시 접지를 통해 전압을 대지로 방전시키는 장치
• 보호 차단장치: 혼촉·지락 시 자동으로 전로를 차단하는 장치
• 지락 보호: 지락사고를 검출해 차단기를 동작시키는 보호
• 절연 파괴: 변압기 권선 사이의 절연이 깨져 두 권선이 연결되는 것

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 변압기는 1차측과 2차측을 절연해서 서로 전기가 넘어오지 않게 만든 기기다. 그런데 권선 사이의 절연이 깨지면 1차측의 높은 전압이 2차측으로 넘어온다. 이 현상이 혼촉이다. 혼촉이 일어나면 고압 또는 저압 설비와 사람이 위험한 전압에 노출된다.

정식 정의로는 「전기설비기술기준」 제5조는 전로를 대지로부터 절연시키도록 하면서, 혼촉에 의한 고전압 침입 등의 이상에 대비해 접지 접속점 등 안전 조치를 하도록 정한다. 제12조 제2항은 특고압을 고압으로 변성하는 변압기의 고압측 전로에 접지를 시설한 방전장치를 두도록 규정한다. 이 두 조항이 혼촉 위험방지시설의 핵심 근거다.

혼촉은 두 전로가 접촉하는 사고 자체를 가리킨다. 고전압 침입은 그 결과 저압·고압측으로 높은 전압이 들어오는 것이다. 방전장치는 침입한 전압을 접지로 돌려보내는 장치다. 정리하면 혼촉 방지는 '접촉을 막는 절연'과 '접촉이 생겨도 전압을 대지로 빼는 접지·차단'의 두 층으로 이루어진다.

특고압 7kV 초과의 전압 구분은 제3조 제2항에 따른다. 고압은 교류 1kV 초과 7kV 이하이다. 따라서 22.9kV 수전은 특고압, 6.6kV는 고압, 690V는 저압에 속한다.

3. 등장 배경과 필요성

전력 계통은 송전 전압을 낮추기 위해 여러 단계의 변압기를 거친다. 특고압을 고압으로, 고압을 저압으로 바꾸는 변압기에서는 절연 파괴가 일어나면 전압이 다른 권선으로 넘어올 수 있다. 특히 수용가 구내에서는 22.9kV를 6.6kV와 690V로 나누어 쓰므로, 한 변압기의 혼촉이 하위 설비 전체로 번질 위험이 있다.

이 위험을 줄이기 위해 기준은 두 가지 방향으로 발전했다. 첫째는 접지를 통해 이상 전위를 낮추는 것이다. 둘째는 보호장치로 고장을 신속하게 차단하는 것이다. 두 방식은 서로 보완한다. 접지만 있으면 고장전류가 계속 흐를 수 있고, 차단기만 있으면 전위 상승을 막지 못하기 때문이다.