[발송배전기술사 실전문제해설] [문제11] 전기설비의 방폭원리 및 방폭구조에 관하여 설명하라.

출처 - 네이버블로그

 

본 글은 신들의 정원 – 강화풀밭농원 (최진만 기술사)에게서 가져왔음을 알린다.

 

[문11] 전기설비의 방폭원리 및 방폭구조에 관하여 설명하라.

 

1. 전기설비의 방폭개념

 

전기설비의 방폭이란 전기설비가 원인이 되어 가연성 가스나 증기 또는 분진이 인화되거나 착화되어,폭발사고가 발생되는 것을 방지함을 말한다.

일반적으로 폭발현상은 공기중에 적당한 농도의 가연성가스나 증기 또는 분진이 존재하고 이들이 반응을 시작하는데 필요한 착화에너지가 존재할 때 일어나는 것이다.

 

따라서 위의 세가지 조건이 동시에 일어나지 않도록 하기 위한 개념으로 다음의 기본방향을 제시할 수 있다.

① 전기설비를 설치한 장소의 환경 또는 분위기를 가스, 증기 또는 분진이 폭발 위험농도에 달하지 않도록 환기나 배기시설을 강화하고 분진에 대하여는  除塵조치를 한다.

② 부득이하게 폭발 위험분위기가 조성되는 장소에서는 착화원이 될수 있는 전기설비를 설치하지 않거나 완전밀폐구조등 방폭구조의 것을 사용한다.

 

2. 방폭대책의 기본원리

 

   2-1. 위험분위기 생성방지

    - 폭발성가스 누설 및 방출방지

    공기중에 가스누설 및 방출 방지를 위한 설비의 밀봉,위험물 사용제한

    오조작 및 사고시 누설을 방지할 수 있는 시설을 하여야 한다.

    - 폭발성가스 체류방지

    폭발성 가스가 누설하기 쉬운 장소에는 기기를 옥외에 설치하거나 강제

    환기시설을 하여 가스의 체류를 방지한다.

 

   2-2. 전기기기 자체의 방폭

 

  ① 점화원의 격리

기기자체의 점화원이나 사고발생시 점화원이 될수 있는 개소를 폭발성가스와 격리하는 방법으로 압력방폭구조 및 유입방폭구조등이 이에 속한다. 예를 들면 수소가스냉각방식의 터빈에서 수소가스의 압력을 대기압보다 높게 유지하여 대기가 혼합되지 않도록 하는 것이다. 

 

  ② 전기기기의 안전도 증가

기기자체가 점화원이 되지 않도록 안전도를 증강시켜 고장자체가 발생하지 않게하는 방법으로 안전증 방폭구조가 있다.

 

  ③ 점화능력의 본질적 억제

약전류회로의 전기기기에서 정상 및 사고시 발생하는 불꽃이나 고온부로 인하여 폭발성가스를 점화할 우려가 없다는 것을 시험등으로 충분히 입증되는 경우 본질적 점화능력이 억제된 기구로 사용될수 있다. 이러한 방법으로 제작된 것을 본질안전방폭구조의 기기라 한다.

 

3. 방폭구조의 종류 및 특징

 

   3-1. 내압 방폭구조

기계기구에 점화원이 될 수 있는 부분을 전폐구조의 기구에 넣어 가스가 내부에 침입, 폭발하는 경우에도 용기가 압력에 견디고 외부로 점화원을 파급하지 않도록 한 구조이다. 대상기기로는 아크가 생길수 있는 개폐기류,변압기류등을 들수있다.

 

   3-2. 유입 방폭구조

불꽃 또는 아크를 발생할수 있는 부분을 기름안에 넣어 유면상의 폭발성가스에 인화되지 않도록 한 구조이다. 따라서 사용중 항상 필요한 유량을 유지하여야 하고 유면상의 온도상승한도를 제한하여야 한다.

 3-3. 압력 방폭구조

기기외부의 위험 분위기 압력보다 기기내부에 불연성가스를 높은압력으로 유지하여 외부가스가 침입하지 못하도록 한 구조이다. 따라서 내부의 가스압력을 수시 점검하고 이상시 경보할 수 있는 장치를 설치하여야 한다.

 

   3-4. 안전증 방폭구조

본 구조는 기기의 주요구조부를 운전중에 발생할수 있는 과열,불꽃등에 대하여 안전도를 증가시킨 것으로 간혹 사고발생시 방폭구조로의 실효가 없는 경우가 발생할수 있다. 따라서 사용상 무리나 과실이 없도록 주의하여야 한다.

 

   3-5. 본질안전 방폭구조

폭발성분위기에서 폭발이 이루어지기 위하여는 최소한의 점화에너지가 필요하다. 이러한 개념으로 전기기기에 이상이 발생하여도 착화 에너지 이하의 에너지가 발생하도록 제작된다면 본질안전방폭구조라 할수 있다. 이러한 한계는 현재 이론상 설계에 한계가 있으며 실제는 시험결과에 의하여 본질안전방폭구조를 판단하고 있다.

 

  3-6. 특수 방폭구조

특수방폭구조는 상기 이외의 구조로 폭발성가스의 인화를 방지할수 있는 것이 시험 기타의 방법으로 확인된 구조의 것을 말한다.

 

[참고] 전기설비에서의 점화원 분류

 

1. 정상운전중 항상 전기불꽃이 발생하는 것

   - 직류전동기의 정류자,권선형 전동기의 슬립링

   - 개폐기류,제어기구류,차단기접점 등

2. 정상상태에서 고온이 되는 것

   - 전열기,저항기,조명기구

3. 이상인 경우에 전기불꽃이 발생하는 것

   - 각종배선,변압기권선,기계기구류,조명기구등

 

[참고] 위험장소의 분류

 

☞ 위험장소에 있는 전기설비의 균형있는 방폭협조를 실시하기 위하여 위험분위기가 존재하는 시간과 빈도에 따라 다음과 같이 0종장소,1종장소,2종장소로 분류하고 있다.

 

  - 0종장소

0종장소란 보통의 상태에서 위험분위기가 계속발생하거나 발생할 우려가 있는 장소

 

  - 1종장소

1종장소란 보통의 상태에서 위험분위기를 발생할 염려는 없지만 일상 혹은 보수시 가스가 축적되어 위험의 상태가 될 우려가 있는 장소

 

  - 2종장소

2종장소란 이상상태에서 위험분위기를 발생할 염려가 있는 장소를 말하는데 용기류의 부식,파손등으로 가스가 분출할 염려가 있는 장소

 

[참고] 전기설비의 화재원인 1. 전기설비 자체의 발화에 의한 경우    - 사용의 부적절,부주의에 의한 것    - 도체접속부의 불완전 접촉으로 인한 부분발열    - 과부하,지락,단락으로 인한 과전류 발열    - 외력에 의한 손상,절연불량,절연열화에 의한 절연파괴 발화 2. 외부의 영향으로 인한 발화    - 공사중 용접불꽃으로 인한 발화    - 인접기기의 발화로 인한 화재