[전기안전기술사 합격하기] [문제45] 감전전압 (보폭전압과 접촉전압)을 설명하고 저감대책을 설명하시오.

이미지 출처 - 슬라이드 플레이어

 

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

 

 

[문제45] 감전전압 (보폭전압과 접촉전압)을 설명하고 저감대책을 설명하시오

 

< 기출유형 >

97. 보폭전압을 저감하는 효과적인 방법에 대해서 간략하게 설명하시오.(10)

97. 접촉 전압의 개념을 써라.(10)

93. 보폭전압 및 접촉전압을 설명하고 저감대책을 제시하시오.(30점)

 

1. 보폭전압

 

접지를 실시한 구조물에 고장전류가 흘렀을 때 접지전극 근처에 전위가 생기는데, 이때 인축의 양다리에 걸리는 전위차를 보폭전압이라 한다.

이 전위차는 접지전류와 양다리사이의 거리에 해당하는 접지저항 R의 곱으로 나타낼 수 있다. 양다리 사이에 흐르는 접지전류를 Ik,인체내부저항 Ri, 다리접촉저항 Rf라 하면 다음식으로 나타낼수 있다.

     보폭전압 Ew = ik․(Ri+2Rf)

IEEE의 정의에 의하면 보폭전압은 접지전극 부근의 대지면의 2점간(양다리)거리 1m의 전위차를 말한다.

 

< 그림002-03> 보폭전압 개념도

 

    

 

2. 접촉전압

 

접촉전압은 작업자가 대지에 접촉하고 있는 발과 다른 신체부분과의 사이에 인가되는 전압을 말한다. 접촉부위를 통하여 지락이 생긴 경우의 접촉전압은 접촉상태와 주변환경,인체저항에 따라서 매우 다르게 나타난다.

손의 접촉저항 Rc, 인체내부저항 Ri, 다리접촉저항 Rf, 인체의 통전전류I인 경우 다음식으로 나타낼수 있다.

          접촉전압 Et = I․(Rc+Ri+Rf/2)

 

    <그림002-04> 접촉전압 개념도

 

    

 

IEEE의 정의에 의하면 접촉전압은 구조물과 대지면의 거리 1m에서의 접촉시 전위차를 말한다. 접촉전압의 종류로는 일반적으로 허용접촉전압과 위험접촉전압으로 구분되며 허용접촉전압의 한계치를 우리나라에서는 별도로 규정하고 있지 않으나 독일 65V , 스위스 50V, 영국에서는 40V로 정하고 있다.

 

3. 보폭전압 저감 대책

 

보폭전압을 결정하는 주된 인자로서는 대지와 인체의 접촉저항 및 고장시 지표면에 나타나는 전위경도라 할수 있다. 따라서

 

  3-1. 전위경도를 작게한다.

고장시 접지를 통하여 흐르는 고장전류에 의한 지표면의 전위경도를 낮추는 방법으로는 접지방식에 따라 여러가지로 나타날수 있으나 같은 크기의 고장전류에서 전위경도를 낮추는 일반적인 방법으로는 접지극을 깊게 매설하고 망접지극인 경우에는 접지망의 밀도를 높게,폭넓게 포설하는 것이다.

또한 고장전류를 제한 하기 위하여 중성점 저항접지방식의 채택이나 한류리액터의 설치등을 고려한다.

 

 

  3-2. 접촉저항 증가

접촉저항은 손과 접지된 구조체의 접촉부분, 인체의 다리와 대지면의 접촉저항으로 이를 증가 시키기 위하여는 작업자가 쉽게 접촉할 우려가 있는 설비의 표면을 절연하고 작업면에 절연체를 포설하여 접촉저항을 최대한으로 증가 시키는 것이다. 

변전소의 경우 대지면의 접촉저항을 증가 시키기 위하여 부지의 표면을 자갈로 포설하던지 아스팔트 포장을 실시할수 있으며 구내의 배수처리를 철저하게 함으로써 습기가 차지 않도록 조치한다.

 

※ 감전전압 저감대책으로 접지저항 저감과 대지 접촉면의 접촉저항 증가를 위한 절연재 사용, 배수로의 정비등을 언급하였다. 일반적으로 수험생들은 수전설비나 변전소를 기준으로 답변할 지도 모르겠다. 그러나 감전전압의 저감대책은 매우 포괄적인 부분으로 어느분야에 한정된 답변을 기술하는 경우 채점자의 수준에 따라서 엉뚱한 점수가 나타날 지도 모른다.(그렇지 않으면 문제의 수준이 낮은 것이다.)

 

대책을 다시 생각해 보면 다음과 같다.

 

1. 전원측 대책

고장전류 자체를 억제하는 방법이 모두다 감전전압 저감대책이 될수 있다는 것이다. 이는 비접지계통의 도입에서 시작하여 전력계통의 분할 문제까지 언급이 가능하다. (억지로 하자면 말이다.)

 

2.접촉설비에 대한 대책 : (현재기술된 부분)

 

3. 작업자에 대한 대책

작업시 절연장갑이나 절연작업화,안전모의 착용등 기본적인 안전 보호구의 착용은 모두 대책에 들어갈 수 있다.

 

4. 제도적인 대책

안전작업기준, 표준작업지도등 관리적인 대책도 저감대책이 되지 않을지 ?

 

[참고] 전원과 인체의 감전형태

 

어떠한 형태이든 전원과 인체가 접촉되어야 전압이 인체에 인가되게 되고 따라서 인체를 통과하는 전류가 일정수준 이상이면 전격을 유발하게 된다. 접촉되는 형태는 여러가지로 분류가 가능하나 전기안전을 위한 대책의 관점에서 크게 직접접촉형태와 간접접촉형태로 분류된다.

 

1. 직접접촉형태

평상시 충전되어 있는 충전부에 인체의 일부가 직접 접촉하여 전압이 인가되는 형태로 활선작업중 부주의 또는 정전작업 중 타인이 전원스위치를 투입하였을 때 자주 발생되는 형태이다.

 

2. 간접접촉형태

전선의 피복절연손상 또는 아크발생에 의하여 평상시 충전되지 않는 기기의 금속제외함 등에 누전이 되어 있는 상태(즉, 고장시)에서 인체의 일부가 이 외함과 접촉하여 인체에 전압이 인가되게 되는 형태이다. 따라서 전기설비기준에 의하면 비충전 금속부라도 모두 접지를 시행하도록 규정하고 있다.

 

    <그림002-05> 간접접촉의 경우

 

    

 

※ 최근 감전회로에 관한 문제가 두번이상 출제 되었다. 그러나 정확한 출제 문제를 입수하지 못하여 문제해설을 하지 못했다. 또한 감전회로에 관한 사항이 여러가지 상황이 있기 때문에 정확한 문제를 입수하지 못하면 문제해설에 오류가 걱정되지 때문이다. 다만 일반적인 감전회로라면 전에 기술된 접촉전압을 기준으로 그림과 함께 기술하면 될것이다.

 

[참고] 화상정도별 피부손상 상태

 

  1도 화상 : 피부가 쓰리고 빨갛게 된 상태

  2도 화상 : 피부에 물집이 생기는 상태

  3도 화상 : 피부가 벗겨지는 상태

  4도 화상 : 피부 조직이 괴사 되는 상태