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아하요요
전기설비에서 단락사고가 발생하면 큰 전류가 흐르는 이유는 무엇인가요?
전기회로에서 두 상의 전선이 직접 접촉하거나 전원과 접지 사이에 낮은 저항의 경로가 만들어지면 순간적으로 매우 큰 전류가 흐르는 경우가 있습니다. 평소 부하전류와 비교하면 훨씬 큰 전류인데, 단락사고가 발생했을 때 이렇게 큰 전류가 흐르는 원리가 무엇인지 궁금합니다.
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.
네, 단락사고가 발생하면 큰 전류가 흐르는 이유는 전류가 흐르는 경로의 임피던스가 갑자기 매우 작아지기 때문입니다.
평소에는 모터, 히터, 조명 같은 부하가 회로에 연결되어 있어 일정한 저항과 리액턴스를 가지므로 전류가 제한됩니다. 하지만 두 상이 직접 접촉하거나 전원선과 접지 사이에 낮은 저항의 경로가 생기면 부하를 거의 거치지 않고 전류가 흐르게 됩니다. 이때 전류는 기본적으로 전압 ÷ 회로 임피던스에 의해 결정되므로, 임피던스가 작아질수록 전류는 매우 크게 증가합니다.
실제 단락전류가 무한대로 커지지는 않습니다. 변압기의 %임피던스, 케이블 저항과 리액턴스, 전원계통의 내부 임피던스 등이 전류를 제한합니다. 그래서 같은 380V 계통이라도 변압기 용량이 크고 설치 지점이 변압기에 가까울수록 단락전류가 더 크게 나올 수 있습니다.
이 큰 전류는 짧은 시간에도 도체 과열, 아크 발생, 버스바에 큰 전자기력, 차단기와 설비 손상을 일으킬 수 있기 때문에 차단기는 예상 단락전류보다 충분한 차단용량을 가져야 합니다.
즉, 단락사고는 정상 부하가 사라지고 매우 낮은 임피던스의 통로가 생기면서, 전원계통이 허용하는 한도까지 큰 전류가 순간적으로 흐르는 현상이라고 이해하면 됩니다.
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.
단락 사고가 발생하면은 전기 회로 내부에 저항이 거의 0에 가깝게 사라지기 때문이죠. 왜냐하면은 평소에는 모터나 전등 같은 부하가 전기를 막아주는 저항 역할을 해주고 있습니다. 그런데 두 전선이 직접 만나 버리게 되면은 전원이랑 선로 자체에 아주 미세한 저항만 남게 됩니다. 그래서 전기가 아무런 방해 없이 폭증하게 되는 거죠.
이때 흐르는 단락 전류는 평소 부하 전류에 수십 배에서 많게는 수백 배까지 순간적으로 튀어오릅니다. 전압은 그대로인데 전류를 막아주든 저항만 없어지기 때문이죠. 그렇기 때문에 엄청난 전류와 열이 설비를 파괴하지 못하도록 차단기에 차단 용량을 충분히 크게 선정을 해서 빠르고 신속하게 전기를 끊어줘야 되는 게 중요하겠습니다.
안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.
전기회로에서 저항을 가진 부하를 거치지않고 전선끼리 직접 붙어버리면 전기의 흐름을 방해하던 저항이 사실상 제로에 가깝게 없어지기 때문입니다
전기는 저항이 작을 수록 더 많이 흐르는 성질이 있어서 막힘없는 전선길을 따라 한꺼번에 폭발적으로 많은 전류가 쏟아져나오게 됩니다
안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.
단락사고 때 큰 전류가 흐르는 가장 큰 이유는 전류가 흐르는 회로의 전체 임피던스가 갑자기 매우 작아지기 때문 입니다. 평상시에는 모터나 히터 같은 부하가 전류의 흐름을 제한하는 역할을 합니다. 전구나 모터가 연결되어 있으면 전원에서 부하를 거쳐서 다시 돌아오는 경로에 상당한 저항과 임피던스가 존재하게 됩니다. 그런데 두 상의 전선이 직접 맞닿거나 전원과 접지 사이에 낮은 저항의 경로가 만들어지면 이 부하가 회로에서 사실상 빠진 것과 같은 상태가 되는데 이때 전류는 전압/회로의 임피던스 관계에 따라서 급격하게 증가하게 되는 것입니다.
안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.
정상적인 부하회로에서는 부하의 임피던스가 전류를 제한하지만 단락사고가 발생하면 전류가 흐르는 경로의 임피던스가 매우 작아집니다. 옴의 법칙에 따라 회로의 임피던스가 작아지면 같은 전압에서 매우 큰 전류가 흐르게 됩니다. 이 때문에 단락사고가 발생하면 순간적으로 큰 전자력이 발생하고 케이블이나 기기에 열적·기계적 손상이 발생할 수 있습니다. 차단기는 이러한 사고전류를 빠르게 차단하도록 선정해야 합니다.