단락과 과부하: 차이점 이해 및 전력 시스템 보호 방법

단락과 과부하의 주요 차이점 중 하나는 단락이 도체 사이(라인 대 라인) 또는 도체와 지구 사이(라인 대 지면)의 결함으로 발생하는 반면, 과부하는 설비가 전원 공급에서 정격 용량보다 많은 전류를 소모하는 상황을 의미합니다.

두 가지의 다른 주요 차이는 아래 비교표에서 설명되어 있습니다.

"과부하"라는 용어는 일반적으로 회로 또는 연결된 장치의 상태를 가리킵니다. 연결된 부하가 설계 용량을 초과할 때 회로는 과부하 상태로 간주됩니다. 과부하는 일반적으로 장비 고장이나 잘못된 회로 설계로 인해 발생합니다. 반면에 단락 조건은 맨 금속 도체가 서로 직접 접촉하거나 도체 사이의 절연이 실패할 때 발생합니다. 단락 중에는 저항이 거의 0으로 떨어져 네트워크를 통해 매우 높은 전류가 흐릅니다.

단락의 정의

단락은 의도하지 않은 경로를 통해 전류가 매우 낮은(또는 무시할 수 있는) 저항으로 흐르게 하는 전기적 결함입니다. 이로 인해 전류가 폭발적으로 증가하여 전기 장비의 절연재와 구성 요소를 심각하게 손상시킬 수 있습니다. 단락은 일반적으로 두 개의 실선 도체가 서로 접촉하거나 도체 사이의 절연이 파괴될 때 발생합니다.

단락 전류의 크기는 정상 작동 전류보다 수천 배 더 클 수 있습니다. 결함 지점에서는 전압이 거의 0으로 떨어지고, 매우 높은 전류가 시스템을 통과합니다.

단락은 전력 시스템에 여러 가지 유해한 영향을 미칩니다:

• 과도한 열 발생: 중대한 결함 전류는 강렬한 열을 발생시키며, 이는 화재나 폭발까지 이어질 수 있습니다.

• 전기 아크 손상: 단락 중에 발생하는 전기 아크는 전력 시스템 구성 요소에 심각한 손상을 초래할 수 있습니다.

• 시스템 불안정: 단락은 전력망의 안정성을 방해하여 전력 공급의 연속성과 신뢰성을 저하시킬 수 있습니다.

과부하의 정의

과부하는 설계되거나 정격 용량보다 큰 부하가 전력 시스템이나 장비에 부여될 때 발생합니다. 과부하 중에는 전압이 크게 떨어지지만 0으로 떨어지는 것은 아닙니다. 전류는 정상 수준보다 증가하지만, 단락 전류보다는 상당히 낮습니다. 이러한 과도한 전류는 조울 법칙(P = I²R)에 따라 열 발생이 증가하여 도체와 구성 요소의 온도가 상승합니다. 이 과열은 절연재 손상, 장비 고장, 심지어 화재 위험까지 초래할 수 있습니다.

과부하 상태는 전력 시스템 장비를 손상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 400 와트 등급의 인버터에 800 와트 부하를 연결하면 과부하가 발생하여 과열과 장비 고장으로 이어질 수 있습니다.

단락과 과부하의 주요 차이점

• 단락은 결함 지점에서 전압이 거의 0으로 떨어져 회로를 통해 매우 큰 전류가 흐르는 경우입니다. 반면, 과부하는 시스템의 설계 또는 안전 용량보다 큰 부하가 연결될 때 발생합니다.

• 단락 중에는 결함 위치의 전압이 거의 0으로 감소합니다. 과부하 상태에서는 과다한 요구로 인해 전압이 떨어질 수 있지만, 0으로 떨어지는 것은 아닙니다.

• 단락 중에는 전류 경로의 저항이 매우 낮아져(거의 0에 가까워짐) 전류가 폭발적으로 증가합니다. 과부하 중에는 전류가 정상보다 높지만, 단락 전류에 비해 상당히 낮습니다.

• 단락은 절연 실패나 우발적인 교차로 인해 실선(페이즈)과 중성선이 직접 접촉할 때 발생합니다. 반면, 과부하는 너무 많은 전기 장치가 동일한 회로나 플러그에 연결되어 그 정격 용량을 초과할 때 발생합니다.

단락 전류는 주로 동기 기계, 즉 동기 발전기, 동기 모터, 그리고 동기 컨덴서에 의해 공급됩니다.