주요 피해 원인

1. 급준과도전압(VFT, Very Fast Transient Overvoltage) 발생

• GIS에서 단로기, 차단기 등의 개폐 조작 시 급격히 상승하는 과도전압이 발생합니다.

• 이 전압은 절연파괴를 유발하며, 특히 GIS에 이물질이 존재하거나 절연열화가 진행된 경우 전기적 강도를 초과하게 되어 내부·외부 시스템 모두에 피해를 줄 수 있습니다.

2. 절연 파괴 및 부분방전

• 개폐서지에 의해 절연 성능이 저하되거나 절연체에 부분방전이 발생하면 전력 장비(스페이서, 부싱 등)의 열화가 가속되고, 궁극적으로 절연 파괴 및 장치 손상이 일어납니다.

• 실제 사건 사례에서 스페이서 표면의 경년열화, 수분 부착, 금속이물질 유입이 절연파괴와 연관되어 대규모 정전을 유발하기도 했습니다.

3. 서지에 의한 전자장비 오동작 및 고장

• 개폐 순간 유입되는 고전압·고주파 서지는 소방설비,통신 및 제어 장치, 센서, PCB 등 섬세한 장비에 직접적 손상 또는 오동작을 일으킵니다.

• 서지 억제기나 보호 장치가 미흡하거나 누락된 경우, 그 피해가 확대될 수 있습니다.

4. 외부 계통 전이

• GIS내부에서 발생한 과도전압이 가공 송전선, 배전반 등을 통해 외부 시스템으로 전이되어 광범위한 피해로 확산될 수 있습니다.

전력 누설전류

• 누설전류는 케이블 절연의 약화나 노후화, 오염, 습기로 인해 정상적으로 전류가 흐르지 않아야 할 경로로 약간의 전류가 지속적으로 흐르는 현상입니다.

• 이때 누설전류는 소방설비 내 전기제품의 절연을 계속적으로 열화시키고, 절연파괴 및 소손의 직접적 원인이 될 수 있습니다. 누설전류가 심한 경우 전기스위치, 감지기, 제어반, 통신설비 등의 오동작이나 과열 발화를 유발할 수 있습니다.

낙뢰(뇌서지)

• 낙뢰는 순간적으로 매우 높은 전압과 전류를 동반하는 자연현상으로, 뇌서지는 전력선, 통신선 등을 통해 직접 또는 유도되어 소방설비에 침입할 수 있습니다.

• 낙뢰로 인해 발생한 과전압(서지)은 회로 내 부품, 특히 반도체 소자, 센서, 리레이, PCB 등을 순간적으로 파괴하거나 장기적 성능 저하, 수명 단축 등을 초래할 수 있습니다.

개폐서지

• 개폐서지란 개폐기, 차단기를 조작할 때, 부하의 투입/차단 과정에서 발생하는 순간적인 과도전압(서지)입니다.

• 무부하 선로 투입이나 차단, 유도성 부하의 강제 차단, 스위치의 순간적 재점등 등이 주요 원인입니다.

• 개폐서지의 경우 뇌서지에 비해 전압의 크기는 작지만 지속시간(数십~수백㎲)이 길고, 축적되는 에너지가 많아 전기 설비(특히 절연 성능이 약한 소방설비 계통)에 반복적으로 스트레스를 주어 열화 및 소손을 유발합니다.

• 특히 설비의 절연 내력이 충분치 않을 경우 절연파괴가 일어나 내부 회로가 고장나거나 화재로 이어질 수 있습니다.

종합 정리

• 지하공동구 내 GIS의 개폐서지는 매우 빠른 속도의 과도전압을 유발하여, 전력 계통 내 절연 성능이 약한 장비 및 민감한 저전압 시스템(통신, 제어, 보호계전기,소방설비,CCTV 등등)에 직접적 피해를 줍니다.

• 주요 원인은 낙뢰,개폐서지,누설전류, 절연 파괴, 이물질·수분에 의한 절연저하, 보호장치 성능저하 등입니다.

• 피해 예방을 위해서는 설비 내 청결 유지, 주기적 절연검사, 서지보호장치(SPD) 설치, 서지모니터링, 계통분할 설계 등이 필요합니다