NEC 법규/전동기

유도전동기의 화재 원인, 절연저항 측정 방법, 잔류전하 방전 방법

NEC MASTER 2025. 8. 16. 23:04
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공정용 유도전동기에서 발생하는 화재의 주요 원인은 여러 가지가 있지만, 실제 현장에서 분석한 통계를 보면 권선 절연 파괴가 가장 대표적 원인이긴 하지만, 그 외에도 다양한 원인이 있습니다. 정리해 드릴게요.

 

 

 

🔥 공정용 유도전동기 화재 주요 원인

1. 권선 절연 파괴 (가장 흔한 원인)

  • 모터 권선은 절연재(에나멜, 절연지, 바니시 등)로 보호되는데, 과전류·과열·습기·노후화로 인해 절연력이 떨어지면 단락(Short)이나 아크가 발생합니다.

 

  • 이때 권선이 타거나 아크열로 절연이 탄화되면서 화재로 이어집니다.
    👉 실무에서 가장 흔히 보고되는 원인.

2. 과부하·과전류 운전

  • 공정에서 부하가 순간적으로 커지거나 장시간 정격 이상 운전하면 권선 온도가 급격히 상승.
  • 냉각이 충분치 않으면 절연재가 빠르게 열화 → 권선 절연 파괴와 연결.

3. 환기 불량·냉각 실패

  • 모터 내부에 먼지·기름때가 쌓여 통풍이 막히거나 냉각팬 고장 시, 내부 온도가 상승.
  • 열 축적으로 인해 절연 수명이 단축되고, 결국 발화 위험 증가.

4. 베어링 고착·마찰열

  • 윤활 불량이나 정렬 불량으로 베어링이 과열 → 권선도 동반 과열.
  • 베어링 화재 자체보다는 마찰열이 권선 온도 상승을 유발하는 간접 원인이 많음.

5. 전원 품질 문제 (Surge, 고조파, 불평형)

  • 서지(Surge), 낙뢰, 개폐서지로 권선 절연이 순간적으로 파괴될 수 있음.
  • 전압 불평형이나 고조파가 심하면 특정 상 권선이 더 과열되어 손상 → 화재로 발전.

📊 실제 현장 비중 (일반적 경향)

  • 권선 절연 파괴 : 약 50% 이상 (노후화 + 과부하가 겹친 경우 많음)
  • 냉각 불량·먼지 축적 : 약 20~30%
  • 베어링 문제 : 약 10~15%
  • 전원 품질 문제 : 약 5~10%

(※ 수치는 NFPA 보고서, 전기안전공사 사례집, 현장 안전감리 경험 등을 종합한 일반적 비율입니다.)

✅ 한 줄 요약

👉 맞습니다. 공장 전동기 화재는 대부분 권선 절연 파괴가 직접 원인이 되는 경우가 많고, 여기에 과부하, 냉각 불량, 베어링 문제, 전원 품질 이상이 복합적으로 작용해서 사고로 이어집니다.

 

유도전동기의 권선(코일) 절연이 타버렸을 때는 몇 가지 뚜렷한 징후가 나타납니다. 현장에서 확인할 수 있는 신호들을 정리해드릴게요.

🔎 권선이 탔을 때 나타나는 주요 징후

1. 타는 냄새 (Burnt Smell)

  • 에나멜 절연이 탄 냄새는 특유의 자극적인 탄 플라스틱 냄새로, 전기 설비 경험이 있는 사람들은 금방 알아차립니다.
  • 모터가 멈춘 후에도 오래 남아 있어 쉽게 감지됩니다.

2. 모터 외부 변색·그을림

  • 모터 권선이 타면 내부 열이 외함(케이스)까지 전달되어 외부 색이 누렇게 변색되거나, 환기구 주변에 그을음 흔적이 남습니다.

3. 이상 소음 및 진동

  • 권선 절연 파괴로 일부 코일이 단락되면, 전자기 불평형이 생겨 모터가 심하게 떨거나 “웅―” 하는 비정상적인 소음을 냅니다.

4. 과전류 및 차단기 트립

  • 권선 단락이 생기면 정격 이상 전류가 흐르므로 배선용 차단기(MCCB)나 보호계전기가 자주 트립합니다.
  • 반복 트립 → 내부 단락 가능성을 강하게 의심해야 합니다.

5. 절연 저항 측정 시 이상

  • 권선이 타기 시작하면 절연 저항값이 급격히 낮아집니다.
  • 메거(Insulation Resistance Tester)로 측정 시 수 MΩ → 수 kΩ 이하로 떨어진 경우, 이미 절연 파괴가 진행된 것입니다.

 

유도전동기의 절연저항 측정은 보통 메가 테스터(Megger) 를 사용하며, 측정 위치가 매우 중요합니다. 현장에서 기본적으로 다음 3가지 경우를 확인합니다.

📌 절연저항 측정 위치

  1. 권선–대지 간 절연저항
    • 측정 방법:
      • 메가 테스터의 (+)를 **권선(전원 단자, R/S/T 상단자)**에 연결
      • (–)를 **모터 프레임(접지 단자, 외함 금속 부분)**에 연결
    • 목적: 권선이 대지(접지)로 새지 않는지 확인.
    • → 가장 기본적이고 중요한 측정.
  1. 상–상 간 절연저항
    • 측정 방법:
      • 상–상 (예: R–S, S–T, R–T) 각각 두 단자에 메가 테스터 연결
    • 목적: 상간 절연 파괴 여부 확인.
    • → 절연이 약해지면 상간 단락(쇼트) 발생 가능.
  1. 권선 내부 권선–권선 간
    • 권선이 여러 층으로 감겨 있는 경우, 층간 절연 열화를 점검하기는 어렵지만, 기본적으로 상–상, 상–대지 측정에서 이상이 잡히면 권선 내부 절연도 의심 가능.

⚡ 주의사항

  • 측정 전에 전동기를 완전히 정지시키고, 잔류 전하 방전 필수.

  • 측정 전 모터 단자를 분리해야 정확한 절연저항 측정이 가능. (다른 회로와 연결된 상태에서는 측정값이 왜곡됨)
  • 저압 모터: 보통 500V 메가 테스터 사용,
    고압 모터: 1000V 이상 메가 테스터 사용.
  • 측정 기준: 일반적으로 1MΩ 이상이 정상. (전압·모터 크기에 따라 기준 상이)
👉 정리하면, 권선–대지 / 상–상 절연저항을 반드시 측정해야 하고, 실무에서는 정기 점검 시 이 두 가지를 체크해서 절연 열화를 조기 발견합니다.

 

🔋 잔류전하 방전 방법

1. 자연 방전 (시간 경과)

  • 전원을 차단한 후 일정 시간 기다리면 내부에 쌓인 전하가 서서히 소멸돼요.
  • 하지만 큰 전동기나 대용량 콘덴서 등은 수분~수십분이 지나도 잔류전하가 남아 있을 수 있어요.

2. 접지 방전 (가장 안전하고 확실)

  • 접지봉(어스)와 도체를 전선으로 연결하여 남은 전하를 땅으로 흘려보내는 방식이에요.
  • 절연저항 측정 후에는 반드시 접지선으로 수 초 이상 연결해 전하를 완전히 방전해야 합니다.

3. 방전저항 사용

  • 큰 전동기 권선이나 고압 콘덴서의 경우, 직접 금속선으로 접지시키면 순간 방전 전류가 커져 위험할 수 있어요.
  • 이때는 **방전저항기(Discharge Resistor)**를 거쳐서 천천히 안전하게 전류를 흘려보내는 방법을 씁니다.

⚠️ 방전하지 않으면 생길 수 있는 문제

  • 작업자가 감전될 수 있음 ⚡
  • 메가 테스터나 계측기가 손상될 수 있음 🔧
  • 절연 측정값이 실제보다 높게 나타나는 오차 발생 📉

 

 

6. 발열 이상

  • 권선 일부가 손상되면 전류가 집중되면서 부분 과열이 발생합니다.
  • 적외선 열화상 카메라로 확인 시, 특정 권선이나 단자 부위가 비정상적으로 뜨겁게 나타납니다.

✅ 정리

👉 권선이 타버린 경우는 냄새 → 변색 → 소음/진동 → 과전류 트립 → 절연저항 저하 → 발열 이상 순서로 징후가 나타나는 경우가 많습니다.
따라서 조기 감지를 위해서는

  • 정기적인 절연저항 측정
  • 열화상 점검
  • 이상 전류·소음 감시
    를 반드시 병행해야 합니다.
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