변전소에서 왜 돌멩이와 자갈 그리고 깨진 암석을 사용하나요

변전소에서 왜 자갈, 깔린 자갈, 조약돌 및 파쇄된 암석을 사용할까?

변전소에서는 전력용 및 배전용 변압기, 송전선로, 전압변성기, 전류변성기, 차단개폐기 등 다양한 장비가 접지되어야 한다. 접지 이외에도, 이제 우리는 자갈 및 파쇄된 석재가 변전소에서 일반적으로 사용되는 이유를 심층적으로 살펴볼 것이다. 비록 평범해 보이지만, 이러한 돌들은 핵심적인 안전 및 기능적 역할을 수행한다.

변전소의 접지 설계—특히 여러 가지 접지 방식이 병행 적용되는 경우—에서 파쇄된 암석 또는 자갈을 현장 전체에 포설하는 데는 몇 가지 주요한 이유가 있다.

변전소 현장에 자갈을 포설하는 주요 목적은 지면 전위 상승(Ground Potential Rise, GPR)을 감소시키는 것으로, 이는 ‘걸음 전압(step voltage)’ 및 ‘접촉 전압(touch voltage)’으로도 정의된다. 정의는 다음과 같다:

• 지면 전위 상승(GPR): 원격 지면 기준점(진정한 영 전위로 간주됨) 대비 변전소 접지 격자가 도달할 수 있는 최대 전기적 전위. GPR은 격자로 유입되는 최대 고장 전류와 격자의 저항의 곱과 동일하다.

• 걸음 전압(Eₛ): 고장 전류가 접지 시스템으로 흐를 때 두 발 사이(보통 1미터 간격)에 존재할 수 있는 최대 전위차. 특수 사례로는 전달 전압(Etransfer)이 있으며, 이는 변전소 내 접지된 구조물과 외부 원격 지점 사이에 나타나는 전압으로, 금속 구조물에서 지표면 지점까지 1미터 거리에서 평가되는 경우가 많다.

• 접촉 전압(Eₜ): 고장 전류 흐름 중 사람이 접촉할 때 접지된 금속 구조물(예: 장비 케이싱)과 지표면 상의 한 점 사이에 발생할 수 있는 최대 전위차.

단락사고 발생 시 걸음 전압과 접촉 전압 모두 급격히 증가한다. 흙, 잔디 또는 콘크리트와 같은 일반 재료에 비해 자갈 및 파쇄된 석재는 상대적으로 높은 비저항을 갖는다. 이러한 높은 표면 비저항은 인체를 통한 전류 흐름을 제한함으로써, 가동 중이거나 정비 중인 대전 장비 근처에서 발생할 수 있는 감전 위험을 감소시킨다.

따라서 자갈 및 파쇄된 석재는 의도적으로 변전소에 사용되며, 이는 표면층 저항을 증가시켜 위험한 걸음 전압 및 접촉 전압을 효과적으로 완화하고, 지면 고장 시 작업자의 안전을 강화하기 위한 것이다.

아래 표는 석재, 모래 등 다양한 재료의 비저항을 보여준다.

변전소 및 전기 개폐소에 석재를 사용하는 이유

다음은 기타 재료 대신 석재를 사용하는 구체적인 이유 및 요인입니다:

잔디 및 기타 잡초나 소형 식물은 실제로 문제를 유발할 수 있습니다. 비 또는 습한 조건에서 식물의 성장으로 인해 지면이 미끄러워져 인력 및 장비에 대한 잠재적 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 또한 마른 잔디는 개폐 작업 중에 발화되거나 단락 회로를 일으켜 장비 및 계통 신뢰성에 부정적 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 변전소에서는 일반적으로 안전하고 안정적인 운영을 보장하기 위해 식물 생장을 억제하는 조치를 시행합니다.

개폐소 주변에 석재를 사용하면 뱀, 도마뱀, 설치류 및 기타 소형 야생동물의 변전소 구역 침입을 방지할 수 있습니다.

자갈 표면은 개폐소 내 웅덩이 형성 및 물 고임을 방지하며, 이는 고전압 장비에 바람직하지 않습니다.

자갈 및 파쇄된 석재는 잔디나 모래보다 충격 저항성이 뛰어나 변압기의 진동(코어 자계수축에 의해 발생)을 감쇠시키고 지진 시 이동을 완화하는 데 기여합니다.

석재 및 자갈 사용은 표면층의 비저항을 증가시켜 접촉 전압 및 단계 전압 위험을 줄입니다. 또한, 소형 식물 및 잡초의 성장을 억제하여, 이러한 식물 존재 시 표면 비저항이 낮아지고 정기 점검 및 운영 중 감전 위험이 증가하는 것을 방지합니다.

종합적으로, 개폐소에 사용되는 석재는 작업 환경을 개선하고 안정적인 운영을 지원하며 기존 접지 시스템의 감전 방호 효과를 향상시킵니다.