전기화재 발생원인 (단락,과부하,누전 및 지락, 과열, 절연 열화 등)

전기화재 발생원인

• 단락
• 과부하
• 누전 및 지락
• 접속부의 과열에 의한 발화
• 전기 아크, 스파크에 의한 발화
• 절연 열화 또는 탄화
• 정전기 방전
• 낙뢰
• 열축적

단락(합선)

• 피복 손상으로 절연이 파괴되어 심선끼리 접촉
• 차단기, 개폐기 및 기타 전기기기가 설치된 곳에 빗물이나 습기의 침입으로 전선간의 절연이 파괴되어 합선
• 전등의 배선 또는 크드, 전등소켓, 콘센트 내의 배선 등의 손상
• 과전류(OC : Over Current) : 전선의 허용전류 초과, 많은 전류가 흐르는 것
• 전기를 과부하로 무리하게 사용시 (문어발식 접소, 정격을 초과한 대전류를 장시간 통전시)
• 단락전류 (SCC: Short Circuit Current) : 절연체 파괴시 막대한 전류가 흐름에 따라 아크를 발생
• 전선 전동기 및 변압기의 층간 단락

출처: www.thespruce.com

 

• 전선의 절연피복이 손상되어 동선 상호가 직접 접촉한 경우 저항이 대단히 작아 대전류가 흐름 - 전기불꽃이 발생, 용융흔 및 용단
• 전선에 외력이 가해져 절연피복이 파손되어 단락 (1차 용흔*)
• 접촉불량 등 국부발열에 의해 절연열화가 진행되어 단락 (1차 용흔)
• 화재열 등 외부 열에 의해 절연 파괴로 단락 (2차 용흔)

* 용흔 : 구슬처럼 동글동글 전선 끝부가 맺힘

단락출화의특징

• 국부적, 순간적 에너지는 크지만 가연물의 온도를 발화온도까지 올리는 것은 어려워 발화가능성이 낮음
• 가연성 기체 및 면 분진 등에는 충분히 착화
• 연속적으로 단락불꽃이 발생한 경우 착화가능

단락흔 - 출처:koreascience & 화재보험협회

과부하

• 전선에 전류가 흐르면 줄 열(H=I2Rt) 이 발생하여 전선의 온도를 상승시키며 전선의 온도는 내부에서 발생하는 열량과 표면으로부터 외부로 달아나는 열량이 같게 될 때 일정 값으로 됨
• 절연전선에는 최대한 흘릴 수 있는 전류, 허용전류가 정해져 있음
• 금속관 경질 비닐파이프 등에 여러 가닥이 들어 있는 경우와 가공으로 포설하는 경우 등과는 당연히 허용전류가 다름
• 전선의 과부하 : 허용전류를 초과하여 전선에 전류가 흐르는 것

과부하 주요 원인

• 정산 허용전류에 비하여 과전류가 흐르면 과열되어 출화
• 전원공급설비의 정격용량을 고려하지 않고 대용량의 냉난방기 설치시 배선이나 접속기기 등이 과열되어 화재 발생
• 차단기 용량이 배선이나 부하용량에 비해 과대한 것을 설치
• 이동이 빈번한 전기기기의 배선은 굽힘과 펴짐현장이 반복되어 전선의 일부가 끊어져 전기저항에 의해 국부적으로 발열, 출화
• 문어발식으로 많은 전기기기 연결 사용으로 과부하에 의한 배선 및 발열에 의해 출화

과부하 예방 대책

• 부하용량에 적합한 배선기구 및 차단기 사용
• 냉난방기와 같이 부하용량이 큰 전기기기 설치 전에 배선 및 배선기구, 차단기 등의 정격용량을 검토
• 전기용접 시 접지 클램프를 반드시 모재에 견고하게 연결 사용
• 문어발식 전기기기 연결 사용 금지

누전 주요 원인

• 전기배선이나 전기기기 내부회로 절연불량으로 전류가 통전 경로를 통하지 않고 건물이나 주변의 부대설비 등으로 흐르는 경우, 접속저항이 큰 부위에 국부적으로 발열
• 옥내 배선 및 배선기구 절연체의 노화
• 카본, 철가루 등과 같은 도전성 먼지나 습기가 많은 장소에 전기기기 설치시 기기 내부의 충전부에 도전성 먼지나 습기가 침입하여 절연성능이 저하되어 누설전류 발생
• 절연불량 개소가 금속도체에 닿으면 접지도체를 거쳐 대지에 전류가 흘러 주상변압기의 접지선을 통해 변압기로 되돌아가는 누전회로 형성
• 누전 경로에 전류가 집중되어 저항이 큰 개소가 있으면 이 부분이 과열되어 출하
• 경로 : 배전용 변압기 2차측 - 인입선 - 누전점 - 출화점 - 접지점 - 대지 - 접지선
• 불이 불기 좋은 조건에서 발화까지 가능한 누설전류는 0.3 ~ 0.5 A
• 누설전류 한계치를 최대전류의 1/2000

누전 예방 대책

• 누전차단기 사용 및 정기적 동작시험
• 정기적 부하회로의 절연저항 측정 및 관리
• 부하의 차단이 곤락한 경우 누설전류를 측정 및 기록 관리하고, 이상 발견시 신속하게 보수
• 전기기기는 습기나 도전성 먼지가 침입하지 않는 장소에 설치

접촉부 과열 주요원인

• 전선 접속점의 볼트 조임이 풀리거나 접속이 불량할 경우 저항이 생겨 열이 발생, 이 열이 주변의 가연성 먼지나 물질에 전달되어 화재 발생
• 콘센트와 플러그를 연결하는 칼받이가 견고히 접속되지 않을 경우, 접촉저항에 의한 열이 발생
• 차단기와 전선 및 버스의 접속용 볼트가 풀리거나 견고하게 조여지지 않을 경우 접촉저항에 의한 발열

*아산화동 증식현상 : 접촉저항이 증가하여 과열되면 산화물 막이 형성되며 산화동(CuO) 또는 아산화동(Cu2O) 생성하며 발열

아산화동 증식 발화현상

• 잡척 불량시 접촉저항 증가, 접촉부가 과열되면
• 동(Cu) 일부가 산소와 결합하여 접촉부 표면에 산화피막 형성
• 산화피막이 되면서 증식 아산화동(Cu2O) 이 되면서 증식
• 이 부분이 이상 발열하면서 서서히 확대되어 화재 발생

접촉부 과열 예방대책

• 터미널 단자는 압착공구를 사용하여 시공하고, 접속부 볼트 풀림 및 발열유무 정기 점검
• 콘센트, 차단기 등의 접속부 주변에 가연물 방치 금지
• 노화된 배선기구 및 배선은 방치하지 않고 교체

반단선

• 전선이 절연피복 내에서 끊어짐, 이어짐이 반복되는 상태 또는 완전히 단선되지 않은 정도로 심선의 일부가 남아있는 상태
• 절연피복 내에서 단선과 이어짐을 되풀이 하는 경우 심선이 이착할 때마다 불꽃이 발생. 이 불꽃에 의해 절연피복의 내부표면에 흑연이 생성되어 이 흑연에 미소전류가 흘러 흑연이 증식되고 점차로 선간의 절연도 저하하여 최종적으로 선간 단락되는 경우가 많음
• 반단선 상태에서 통전시키면 도체의 저항치는 그 단면적에 반비례하므로 반단선 된 개소의 저항치가 커져서 국부적으로 발열량이 증가하거나, 아크발생으로 전선피복 등 가연물에 착화됨

탄화현상

- 절연열화에 의한 탄화

• 전선 및 배선기구의 절연체는 대부분 유기질로 되어 있어 오랜기간 경과 시 탄화되어 도전성을 가짐

- 트래킹 현상과 가네하라 현상

• 트래킹 현상: 충전 전극 간의 절연물 표면에 탄화전로가 생성되어 지락, 단락으로 발전, 발화하는 현상
• 가네하라 현상 : 누전회로에 발생하는 스파크에 의하여 목재 등에 탄화전로가 생성되어 도전로가 계속 증식, 확대됨으로서 발열량이 증대, 발화하는 현상