시설 화재 원인과 변압기 폭발 원인 등 분석

[파인트리]

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아래는 변압기 파손으로 인한 손해비용 평가의 사례입니다.

1. 변압기의 적정 교체주기 : 정상 사용시 대략 25년

사용환경 즉, 부하조건 등에 따라 일률적이지 않으며, 통상 25년을 보고 있습니다.

논문정보에 의하면, 뇌격, 과부하, 열화에 의한 변압기 고장 사고의 원인이 많으며, 과부하, 열화는 전기 사용량의 증대로 나타나는 것입니다.

논문정보에 의하면, 변압기의 부분교체주기는 00년 주기로 25%(절연유 교체 등) 이고, 전면교체주기는 00년으로 나타납니다.

수명은 교체주기가 서로 다르나 한국전력은 00년, 조달청 00년, 주택법 00년, 한국전력 기술인 협회 00-00년, 동경전기기술협회 00년으로 보고 있고, 제조업체는 00년부터 00년 정도를 그 교체주기로 보고 있으나, 부하율 등 사용환경에 따라서 수명이 달라지는 것으로서 일률적인 것이 아닙니다.

2. 참고) 본 사건 변압기의 고장원인 :

주상 변압기의 과부하 현상이 빈번하게 발생하면 변압기 수명이 줄어들며, 절연파괴나 소손과 같은 중대사고가 생길 수 있으므로 변압기 용량 이상으로 전기 부하를 사용하면 안됩니다.

변압기는 수용율, 부등율, 예비율을 고려하여 설비하게 되며, 부등율, 수용률, 부하율이 높으면 그만큼 설비를 많이 사용하는 상태에 있다는 의미이고 높아지면 변압기 수명이 줄어들게 된다고 알려져 있습니다.

유입변압기의 내부 절연을 A종으로 하는 일반 유입변압기는 105도로 과부하시에 사용하면 열화되어 고장나게 됩니다. 이 경우 과열되면 오일이 유출될 수 있습니다.

논문자료에 의하면, 상기 내용은 전력기기별 점검주기표로서, 절연유를 넣은 유입변압기는 각년도별로 정기점검을 해야하며, 정밀점검은 6년 주기로 하며, 통상적인 교체주기는 00-00년을 보고 있으나 이는 변압기 부하율에 따라서 달라집니다. 즉, 기기의 잔존수명은 사용환경에 따라서 크게 달라지는 것으로서 전기사용량이 많아 부하율이 높아지면 열화적 잔존수명이 매우 급격히 줄어들게 됩니다.

논문정보에 의하면, 변압기 표면온도가 80-90도에 이르면 요주의 상태이고, 95도 이상이되면 이상 상태로서 조치를 취해야 합니다.

전기 사용량이 커져 변압기 용량을 초과하면, 온도가 과다하게 상승하게 되어 수명이 급격히 줄어들게 됩니다.

주상변압기의 주요 고장원인은 단락사고 (합선에 의한 쇼트사고), 과부하, 과전압, 외물 접촉 등이 있으며 가장 큰 원인은 주상 변압기의 용량을 초과하는 과부하, 단락사고가 됩니다.

부하단의 과전류 또는 단락 (합선에 의한 단락전류) 흐름시에 변압기 권선의 온도가 급격하게 상승하여 절연열화 또는 절연 파괴에 의해서 고장이 발생하게 됩니다.

변압기 고장으로는 권선의 상간 및 층간단락, 권선과 철심간의 절연파괴, 고 저압 권선 간의 혼촉, 권선의 단선, 부싱 파괴 또는 리드선의 절연 파괴등이 나타날 수 있고 이 경우 변압기는 고장으로 2차측에 전기를 주지 못해 정전을 일으키게 됩니다

변압기 고장의 원인은 많은 원인이 있으나, 변압기 고장의 가장 큰 원인은 과다한 전류사용 및 단락전류 (전기 쇼트)입니다. 부하단의 과전류 또는 단락 (합선에 의한 단락전류) 흐름시에 변압기 권선의 온도가 급격하게 상승하여 절연열화 또는 절연 파괴에 의해서 고장이 발생하게 됩니다.

변압기 고장으로는 권선의 상간 및 층간단락, 권선과 철심간의 절연파괴, 고 저압 권선 간의 혼촉, 권선의 단선, 부싱 파괴 또는 리드선의 절연 파괴등이 나타날 수 있고 이 경우 변압기는 고장으로 2차측에 전기를 주지 못해 정전을 일으키게 됩니다.

분석한 결과, 냉각팬 및 후면부의 환기팬의 용량이 변압기 용량을 초과하여 변압기가 급격한 열화로 고장 정전된 것이고, 후면부의 환기팬들은 모터 용량이 너무 작게 배치되어 휀의 직경과 회전수에 비해서 용량이 부족하므로 모터의 슬립율이 과다하여 과부하가 생기도록 되어 모터가 소손되면서 더욱 큰 전기를 소모 (거의 회전수가 매우 낮아지면 전기합선 즉 쇼트에 준하는 수준으로 전기량이 급증할 수 있으므로 모터 용량이 작아서 소손될 때에 전기소모가 급증할 수 도 있다고 판단됨)하게 되는 것이 1차적인 원인이고, 2차적으로는 변압기가 과다한 전류 사용에 의한 초과 수요로 변압기 용량을 초과하여 온도상승으로 내부의 절연파괴가 생기기 때문에 변압기 고장으로 정전이 생기는 것입니다.감정인이 분석하면, 원고의 시설에 에어컨 방식의 냉풍팬 및 계사 후면부에 설치한 환기 팬 등 풀 부하(FULL LOAD)가 폭염에 전체적으로 가동하면서 전기 용량이 초과하여 변압기가 과열 열화로 절연파괴되어 고장이 나서 정전된 것으로서 낙뢰와는 전혀 관련이 없습니다.

또한, 전기 부하가 초과하지 않았다는 취지의 원고주장이나 분석한 결과 계사의 에어컨 방식 냉각팬만 하더라도 그 용량이 거의 대당 12KW급이 되며, 후면부의 환기팬의 경우에는 휀의 직경과 회전수에 비해서 용량이 부족한 모터가 설치된 것이므로 정상적인 회전수로 가동될 수 없고 회전 슬립율이 커진 상태로 가동될 수 밖에 없으므로 모터 특성상 용량보다 큰 과전류가 흐를 수 밖에 없으므로 과열되어 소손되게 되면서 더욱 큰 전류가 흐르게 된 것이라고 판단할 수 있습니다.

250평 규모의 양계장 2곳은 전기공급이 35KW용량으로 이 사건과 별개이고(현장45), 2개의 변압기 (30KVA로 2대)에 양계장 4곳의 전기부하가 연결되어 있는 것입니다(현장45). 전기부하가 60KW에 못 미친다고 주장하나, 그렇지 않습니다.

현장을 확인하면, 약 12KW급의 에어컨 방식의 냉방팬이 4대가 있으므로 그 부하는 최대 48KW입니다

전등의 부하는 주장에 의하면, 1개소에 약 40개를 전등으로 사용하면서 개당 10W라고 주장하므로, 40 x 4개소 x 10 = 1600W = 1.6KW입니다

시설의 계사 후면부에는 약 4대의 배기휀이 달려 있으며, 휀이 큰 것도 있고 작은 것도 있으나, 환기를 위한 휀으로서 감속비를 약 1/5정도로 한 것이 보이고, 벨트에 의해서 모터의 회전이 이루어지게 되어 있는데, 휀의 크기와 회전수 (1800 / 5 = 약 360RPM)로 볼 때에 작은 모터에 무리가 되게 구성되어 있으므로 모터가 정상적인 슬립율 (최대 3%) 이내로 회전될 수 없고 휀의 고속회전을 위해서 힘이 부족한 구성이므로 부족한 모터 동력이 회전수 저하로 나타나게 되어 있으므로 모터에 과부하가 걸리게 되어 있습니다.

분석한 결과 모터가 손상된 이유는 휀의 사이즈 및 회전수에 비해서 작은 모터를 사용하여 전기용량이 부족하여 모터의 회전수 슬립현상으로 모터의 과부하가 초래되어 과다 전류가 흘러 과열되었기 때문으로 판단할 수 있습니다.

갑제9-1호증과 갑제9-2호증을 합하여 모두 20대의 모터가 과부하로 과열되어 고장난 것으로 판단할 수 있습니다.

그밖에 휀 컨트롤 부분의 10대 교체를 위한 비용이 갑제10호증으로 나타나고 있으며, 갑제13호증 3/3쪽의 내용과 비교하여 확인하면, 급이기(닭의 모이를 주는 것) 컨트롤 박스임이 나타납니다.

부하를 계산하여 보면 다음과 같습니다.

1) 에어콘 방식 냉방팬 4대 : 48KW

2) 전등 (조명) : 40 x 10 x 4 = 1600W = 1.6KW

3) 계사 후면부 환기팬 부하 : 1.1KW x 20 = 22KW

(단, 모터 동력이 부족하여 과부하 과열되면 동력 소모가 급격히 늘어나는 구조임)

4) 모이 급이기 모터 : 10대 (간헐적) x 1kw = 10KW

검토하면, 에어콘 방식 냉방팬 48 + 전등 1.6 + 계사 후면부 환기팬 20개 (22 x 1.5) (모터 과부하로 회전수 저하시 동력 50%추가될 수 있음) + 모이 급이기 2KW (간헐적 부하로 동시 작동율 20%시 2KW) = 84.6KW로 상승할 수 있음

원고의 시설을 확인하면, 순간 동력이 얼마나 들게 되는지 확인이 불가한 상태로 전압계, 전류계 등이 비치된 상태가 아니므로 경우에 따라서 순간 전기 부하가 냉방부하 및 환기 팬 부하 등으로 인해서 최대 84.6KW로 치솟을 수 있으며, 특히 환기팬의 모터가 소손되는 순간이 되면 더욱 큰 전류가 흐를 수 있을 것입니다.

이 경우 전기 과부하 상태로 2대의 변압기 중에서 더 부하가 크게 물려있거나 허약한 부분이 먼저 과열에 의한 절연 파괴로 고장나게 됩니다.

자가발전기는 비상발전기를 말하는 것으로서 대부분의 중요 시설물에 대해서는 법규에 의해서 정해져 있으며, 주로 비상발전기로는 정전이 되더라도 꼭 필요한 조명, 엘리베이터 가동 전원, 소방 펌프 등 전원, 소방시설의 피난 유도등 등에 대해서 사용할 수 있도록 소방 및 건축관계 법령으로 규정되어 있습니다.

이 사건의 계사에 대해서는 법규에 강제하고 있는 의무적인 기준은 없으며, 만약의 폭염과 같은 상태에서 전력 과다 사용으로 인한 정전사태가 길어질 것을 대비하여 제대로 용량대로 설치하는 것이 바람직할 것이나 그 비용이 만만치 않을 것으로 보입니다.

하지만, 만약 전국적으로 여름철 전기 수요가 폭발적으로 늘어나 전력수요를 감당하지 못할 때에는 산업의 주요시설이나 국가산업단지 등 주요 생산시설을 제외한 나머지 시설에 대해서는 국가전체에 예비율이 부족하여 전기 부족시에 인위적으로 정전이 가능하므로 최악의 정전사태에 대비하여야 하는 것이므로 변압기 고장이 아니더라도 정전은 발생 가능한 것이므로 그 피해를 예방하기 위해서 자가발전시설 즉, 비상발전기를 갖추는 것이 권장되는 것이지 의무사항은 아닙니다.

그러나 경우에 따라서 오랜 시간 정전이 될 수도 있으므로 대비하여야 하는 것입니다.

정전피해가 우려되는 고객은 전기공급약관 39조(전기사용에 따른 보호장치 등의 시설)에 따라 정전에 따른 피해방지를 위한 자구책을 마련토록 하고 있다고 나타낸 부분의 전기공급 약관 39조로서, 부득이한 사유로 전기공급이 중지되거나 결상될 경우 경제적 손실이 발생될 우려가 있는 고객은 비상용 발전기 등 적절한 자체 보호장치를 시설하여 피해가 발생하지 않도록 주의해야 한다는 점이 나타납니다.

감정인이 분석하면, 한전의 주장은 타당하면, 사용 전력량이 변압기의 정격용량을 초과하면, 변압기가 과열되어 절연파괴가 일어나므로 정전이 되게 됩니다.

주된 원인이 계약된 60KW를 초과하는 전력사용이 문제로 정전이 된 것은 타당하지만, 그밖에 닭이 폐사하게 된 간접원인은 피고가 정전복구에 시간이 너무 많이 걸린 것이 하나의 중요 원인을 차지하고 있다고 판단됩니다.

오후 2시 30분경에 정전사고 발생후 오후 6시경에서야 한전에서 현장에 왔었고, 교체용 변압기를 예비로 가져오지 않은 상태에서 다시 방문하여 오후 8시경에야 정전복구가 이루어졌으므로 거의 5시간 30분이 흘렀기 때문에 많은 닭이 폐사한 것으로서 만약 빠른 시간에 정전복구가 이루어져 최소한 각 계사에 설치된 에어컨 방식의 냉각휀이 가동되었다면 후면부의 환기휀이 과전류로 소손되어 작동이 어렵더라도 최소한 냉각된 쿨링에어(COOLING AIR)가 계사내에 공급되어 닭의 폐사를 상당량 줄일 수 있었을 것이라고 판단할 수 있습니다.

참고로, 원고의 현장에 설치된 원고의 비상발전기는 아직 설치가 미완성된 상태로 정상적인 비상발전기로서 전기를 공급할 수 있는 상태가 아닌 것으로 현장감정시 확인됩니다.

또한 만약 비상발전기가 완전 설치되어 정상 가동되더라도 겨우 30KW로는 에어컨방식의 냉각휀은 2대분을 가동할 수준밖에 되지 않으므로 각 폐사에 설치된 에어컨용 냉각휀중 2대를 가동할 수준밖에 되지 않아 그 용량이 절대적으로 부족한 상태입니다.

갑제20호증으로 나타난 [전기공급약관 주요내용] 8항을 보면, 한전의 직접적인 책임이 아닌 사유로 전기공급을 중지하거나 사용을 제한한 경우 및 누전 기타 사고가 발생한 경우에는 고객이 받은 손해에 대해 배상책임을 지지않는다고 나타내고 있습니다.

분석하면, 정전사고가 나타난 것은 과다한 전기사용으로 인하여 변압기가 사고난 것이지만 변압기의 교체가 매우 늦어져 00 손해가 늘어난 것은 문제가 있다고 판단됩니다.

전기공급약관 9항을 보면, 고객과 한전과의 전기설비에 대한 안전 및 유지보수의 책임한계는 수급지점으로 하며, 전원측은 한전이, 고객측은 고객이 각각 책임진다고 나타내고 있습니다.

감정인이 분석하면, 한전의 책임한계는 수급지점으로 하므로 변압기의 유지관리 및 교체 등 작업은 한전의 책임범위이고, 고객에 해당되는 원고는 피고1의 수급지점 (변압기 2차측 저압수급지점)부터 책임을 져야 하는 것이므로 과다 전기 사용시에 발생하는 정전사고 자체의 직접적인 책임은 있는 것은 확인됩니다.

주된 원인이 계약된 60KW를 초과하는 전력사용이 문제로 정전이 된 것은 타당하지만, 그밖에 닭이 폐사하게 된 간접원인은 피고1이 정전복구에 시간이 너무 많이 걸린 것이 하나의 중요 원인을 차지하고 있다고 판단됩니다.

오후0시 00분경에 정전사고 발생후 오후 0시경에서야 한전에서 현장에 왔었고, 교체용 변압기를 예비로 가져오지 않은 상태에서 다시 방문하여 오후 8시경에야 정전복구가 이루어졌으므로 거의 0시간 00분이 흘렀기 때문에 많은 닭이 폐사한 것으로서 만약 빠른 시간에 정전복구가 이루어져 최소한 각 계사에 설치된 에어컨 방식의 냉각휀이 가동되었다면 후면부의 환기휀이 과전류로 소손되어 작동이 어렵더라도 최소한 냉각된 쿨링에어(COOLING AIR)가 계사내에 공급되어 닭의 폐사를 상당량 줄일 수 있었을 것이라고 판단할 수 있습니다.

참고로,  현장에 설치된 비상발전기는 아직 설치가 미완성된 상태로 정상적인 비상발전기로서 전기를 공급할 수 있는 상태가 아닌 것으로 현장감정시 확인됩니다.

또한 만약 비상발전기가 완전 설치되어 정상 가동되더라도 겨우 30KW로는 에어컨방식의 냉각휀은 2대분을 가동할 수준밖에 되지 않으므로 각 폐사에 설치된 에어컨용 냉각휀중 2대를 가동할 수준밖에 되지 않아 그 용량이 절대적으로 부족한 상태입

호증 (한전의 회신) 2/2쪽 내용에 관한 것으로서, 호증 3/5쪽에 의하면, 정전피해가 우려되는 고객은 전기공급약관 39조(전기사용에 따른 보호장치 등의 시설)에 따라 정전에 따른 피해방지를 위한 자구책을 마련토록 하고 있다고 나타낸 부분의 전기공급 약관 39조로서, 부득이한 사유로 전기공급이 중지되거나 결상될 경우 경제적 손실이 발생될 우려가 있는 고객은 비상용 발전기 등 적절한 자체 보호장치를 시설하여 피해가 발생하지 않도록 주의해야 한다는 점이 나타납니다.

감정인이 분석하면, 한전의 주장은 타당하며, 사용 전력량이 변압기의 정격용량을 초과하면, 변압기가 과열되어 절연파괴가 일어나므로 정전이 되게 됩니다.

주된 원인이 계약된 60KW를 초과하는 전력사용이 문제로 정전이 된 것은 타당하지만, 그밖에 닭이 폐사하게 된 간접원인은 피고1이 정전복구에 시간이 너무 많이 걸린 것이 하나의 중요 원인을 차지하고 있다고 판단됩니다.