전기화재조사기술교본

전기화재의 발생현상.hwp

화재조사기술교본<제3권>

 

 

감수 동경소방서 예방부조사과

편저 동경소방서 화재조사연구회

발행 사단법인 동경방재지도협회

 

 

 

제1편 전기화재(電氣火災)

 

 

서언(緖言)

과학과 기술의 진보와 향상은 인간의 생활환경이나 직장환경을 변화시켜, 보다 편리하고 쾌적하게 만들었다. OA기기나 HA기기 등이 이것이다. 이들 환경에 대하여 고려할 때, 전기의 존재는 매우 크고 필요불가결한 것이다.

그러나 안전한 전기도, 기기의 구조불량이나 공사불량, 취급불량 등의 각종 요인에 의하여 전체화재의 약 10%에 해당하는 전기화재가 발생하고 있다는 것도 잊어서는 안 된다.

전기화재에 대하여 논하여 보자. 전기화재란 일반적으로 전기기기에 기인한 화재이며, 전기기기 등의 전기적 에너지에 의하여 발생한 화재라고 말할 수 있다. 즉, 석유 팬히터 등의 내부배선으로부터 출화한 것과 같은 경우는 전기화재에 포함시키지 않는 것이 일반적이다.

그 때문에 요즘의 복합기기 등에 대해서는 그 기기의 구조 등을 충분히 검사하고, 판단하여야하는 경우도 있다.

한편, 일반적인 화재원인조사에서 왕성한 탐구심뿐만 아니라 풍부한 지식과 경험이 요구되는 것은 주지의 사실이다. 전기화재도 논할 바 없이 마찬가지이지만, 특히 이들의 요소가 강하게 요구되고 있다. 그러나 전기화재는 다른 발화원의 화재에 비하여 물적 증거가 남기 쉬우며, 출화원인에 대한 이론적인 구성이 용이한 점 등의 장점도 많다.

전기화재에 직면한 때에, 처음부터 단념하여 내부의 소손상황 등도 보지 않고 안이하게 제조회사에 관계물건을 인도하여, 답신서 등을 요구하는 경우는 절대로 없어야 하겠다.

제1장 전기화재의 발생현상

전기에너지의 변환으로 인하여 발생하는 열의 종류는 줄열, 기중방전 발생 시의 열 등이 있으며, 과거의 예로 보아, 이들이 전기화재의 발생 원인으로 되고 있다.

전선의 단락(short)시 등에서 발생하는 스파크(섬광)의 열은 순시적(瞬時的)으로 발생하며, 다량의 줄열에 의하여 도체의 금속 일부분이 증발하고, 그 증기가 연소되기 때문에 발생하는 것으로서, 줄열에 포함하여 취급한다.

 

제1절 줄열

전류가 흐르기 쉬운 전선에서도 전류가 흐르면, 줄열이 발생한다. 따라서 줄열에 의하여 화재가 발생하는 원인은, 전기기기에 고장이 발생하여 다량의 줄열을 발생시키는 경우와 전기풍로 등, 전열기구의 취급을 잘못하는 경우로 크게 나눌 수 있다. 즉, 전자는 전기적 원인에 의한 줄열 화재이며, 후자는 전기기기의 부적절한 취급에 의한 화재이다.

전기적인 원인에 의한 줄열의 화재에서, 출화시점으로부터 단위시간 당 줄열이 증가하는 과정을 보면, 줄의 법칙에 의하여 회로의 전류치나 저항의 어느 쪽이 증가하는 현상이 발생되고 있다는 것을 의미한다.

일반적인 경우, 일상생활에서 사용하는 전원전압은 일정하기 때문에, 옴의 법칙으로부터 저항치가 감소하면, 전류치가 증가하고, 그 전류치의 제곱에 비례하는 줄열이 증가하는 과정을 거쳐 실제로 많은 전기화재가 발생하고 있다.

또한, 옴의 법칙으로 보아, 저항치가 증가하면, 전류는 감소하고, 줄열은 그 제곱에 비례하여 감소하기 때문에 전체 회로의 줄열은 감소하므로, 회로의 일부분이 기타 부분에 비하여 현저히 높은 저항치를 갖게 되고, 그 부분에 전류가 흐르면 국부적으로 많은 줄열이 발생하는 이 과정을 거쳐 전기화재가 발생하고 있다.
이외에도 전압의 값이 증가하는 경우도 있지만, 전기적 요인에 의한 줄열의 화재는 보통 이 2가지로 분류하고 있다.

 

1. 회로 이외로의 전류 흐름

(1) 충전부에 도체접촉

1)단락(양극 충전부로의 도체 접촉)

전압이 인가되어있는 부분, 즉, 충전부에 도체가 접촉하던가? 또는 동시에 양극 사이에 별도의 도체가 접촉하여 단락(short)이 발생하면, 큰 전류가 흐르고, 줄열이 발생한다. 단락이 발생되면, 일반적으로 양극 충전부의 접촉점은 고열로 되며, 동 전선이 용융된다. 즉 단락에 의하여 전기흔(短絡痕)이 생성된다.

 

 

단락을 발생시키는 주요 원인으로는 다음과 같은 것들이 있다.

 

◎ 전선, 코드 피복의 손상에 의한 양극 소선의 단락

① 자동차 등의 진동

② 사람의 짓밟음

③ 스테이플 등에 의한 손상

④ 금구, 금속관, 기구의 금속 케이스 등과의 마찰

⑤ 쥐에 의한 것

⑥ 고온의 열에 의한 용융

 

◎ 전기기기의 노출된 충전부에 도체 접촉

⑦ 쥐, 도마뱀 등의 소동물의 접촉

⑧ 인체, 헬멧, 공구류 증의 접촉

 

 

2) 지락, 누전(비 접지측 충전부에 도체접촉)

상용전원의 배선은 뇌 등의 이상 고압 전류(surge)가 배선에 흐를 때, 그 전류를 대지에 흘려보내기 위하여 한쪽 극을 접지선으로 대지와 접속하여, 접지하고 있다.

배선용 전주의 변압기로부터 전기를 공급 받는 경우는, 변압기 2차측의 1단자에 접지선(제2종접지선)을 접속하고 있다. 이 때문에, 인입선의 비접지측 충전부에 도체가 접촉하여 전기적으로 대지와 연결되면, 배선용 전주 상의 변압기 2차측의 비접지측 단자～비접지측, 인입선～접촉, 도체～대지～제2종 접지선～배전용 주상변압기 2차측 권선 간에 폐회로가 형성되어 지락이 일어나고 전류가 흐르게 된다.

지락은 고압의 전기설비 또는 케이블에서 발생하기 쉬우며, 임피던스의 값에 비하여 전압이 높기 때문에, 충전부에 도체가 접촉할 때에 큰 스파크가 발생하고, 그 때에 발생하는 열과 큰 전류에 의하여 접지선의 피복이 출화하게 된다.

또한 지락된 회로에 변압기가 있다면, 1차측 또는 2차측의 회로에 지락이 발생하면, 변압기의 1차측 권선과 2차측 권선은 표면의 절연도료 또는 선간의 절연지 등의 가연물을 매개로 근접되어 있기 때문에, 발열에 의하여 절연열화를 일으켜 혼촉되고, 1차측의 고전압이 2차측에도 인가되어 전류가 증가하고, 그 결과 절연이 불량해지기 때문에 변압기를 시작으로, 형광등기구 등의 부하기기에 있는 코일에서도 발화되는 경우가 있다.

지락이 발생하면, 충전부의 접촉점이 단락하는 경우와 마찬가지로, 지락에 의한 전기흔(이하 (지락흔(地絡痕))이라 칭한다.)이 발생되지만, 단락흔이 양선에 발생하는 것에 비하여 지락흔은 1차측의 비접지측 충전부에만 생긴다.

 

지락을 발생시키는 주요인으로는 다음과 같은 것이 있다.

① 가공배전선으로의 나무 접촉

② 금속관 내의 케이블 피복손상

③ 전기설비 충전부로 우수, 공구, 인체의 접촉

지락과 유사한 현상인 누전에 대해서는 제3절에서 상세히 서술한다.

 

(2) 전기에 의한 절연파괴

1) 절연물 표면으로의 도체부착

(a) 트래킹 현상

전압이 인가된 이극 도체 사이에 절연물이 있을 때, 그 절연물 표면에 수분을 함유한 먼지 또는 전해질의 미소물질, 전해질을 갖는 액체의 증기 또는 금속분 등의 도체가 부착되면, 그 절연물 표면의 대전된 부착물간에 작은 규모의 방전이 발생하고, 절연물 표면에 전류가 흘러 양극 간에 전류의 통로가 형성됨과 동시에 절연물은 절연성을 상실하게 된다.

이 현상을 트래킹 현상이라 말하며, 발생한 방전은 코로나 방전이지만, 절연물 표면에 발생하기 때문에 연면방전이라고도 칭한다. 어두운 환경 중에서 발생하면, 다수의 작은 불꽃(scintillation)이 보인다.

전기학회에서는 절연물 표면에 도체가 부착되어 발생하는 트래킹의 정의를 [고체 절연물 표면에서, 전계와 전해질 오손물의 복합작용에 의하여, 서서히 탄화도전로(track)가 형성되는 현상](1983년 발표)으로 하고 있으며, 이는 화재발생의 원인으로 된다.

절연물 표면의 도체부착에 의한 트래킹 현상이 발생하는 주요 예를 열거하면, 다음과 같은 것이 있다.

 

① 절연물로의 우수, 다량의 습기의 부착

② 절연물로의 염분의 부착(해안부근의 해풍, 태풍에 의한 해수습기의 영향, 염해)

③ 절연물로의 다량의 먼지 부착

④ 목공소 등에서의 절연물로의 목분(木粉)의 부착

⑤ 도금장소에서 절연물로의 전해액 습기의 부착

 

(b) 은 migration(은 이온의 이동)

직류전압이 인가된 은(도금을 포함)의 이극 도체 간에 절연물이 있을 때, 그 절연물 표면에 수분이 부착하면 은의 양이온이 절연물 표면에서 음극 측으로 이동(migration)하고, 그 개소에 전류가 흘러 발열하게 된다.

은 migration의 발생현상은 명확하지 않은 점이 많지만, 일반적인 발생조건으로는 다음과 같은 4항목이 있다.

 

① 은(은 도금)의 존재

② 장기간의 직류전압의 인가

③ 흡습성이 높은 절연물의 존재

④ 고온 다습한 곳에서의 사용

 

또한, 은 migration을 진행시키는 요인으로서는 다음의 3항목이 있다.

 

① 인가전압이 높고, 절연거리가 짧다(전위경도가 높다)

② 절연재료의 흡수율이 높다

③ 산화, 환원성 가스(아황산가스, 황화수소, 암모니아 가스 등)의 존재하는 분위기에서의 사용

 

실제로 발생하는 장소의 예로서는 다음의 3개소가 있다.

 

① 보안용, 방재용 제어장치

② 전력보호용기

③ 반송기기(예, 에스컬레이터, 엘리베이터 등의 반송기에 취부된 부품)

 

2) 절연물의 도체로의 변질

(a) 트래킹 현상

트래킹 현상과 이것과 유사한 금원현상 및 그래파이트(graphite)화 현상의 의의 등에 대하여 관계문헌을 정리하여 보면, 다음과 같다.

트래킹 현상에 대해서는 1980년 발행된 문헌 36에 의하면 [최초로 트래킹 현상에 관심을 갖고 검토하기 시작한 것은 제1차 세계대전 후의 영국해군이라고 알려져 있다.(중략) 일본에서도 십수 년 전부터 전기학회가 중심이 되어 트래킹에 대한 여러 가지 문제에 대하여 공동적으로 검토가 시작되었으며, 이후 관계된 전문분야의 기술자 등의 관심이 집중되기 시작한 현상이다.]으로 되어있으며, 영국에서 검토가 시작된 이래, 일본에서는 전기학회를 중심으로 현재까지 검토가 이어지고 있지만, 전 1)(a)항의 전해질 오손물에 의한 것 이외의 트래킹에 대하여 전기학회에서는 [절연물 표면상에 전해질 오손물이 없어도 표면부근의 기중방전의 결과로서, 탄화도전로를 형성하는 것이 있다. 이 건식 탄화도전로를 트래킹이라 한다.](1983)이라 설명하고 있다.

한편, 금원현상 및 그래파이트화 현상에 대해서는 문헌 35에 의하면, [라스, 몰탈 벽의 누전화재에 있어서, 출화지점의 기둥 등이 극단적으로 심하게 패인 것이 있었다. (중략) 금원(金原)교수는 이 현상의 규명을 위하여 여러 가지 연구를 행하던 중에 라스가 적열하여 용단될 때, 스파크가 발생하며, 이 스파크에 의하여 목제가 부분적으로 탄화한다. 이 때 라스가 탄화부분 보다 근접되어 있으면, 전류가 이 탄화부분에 흐르게 되고, 심하게 패이도록 탄화가 진행된다는 것을 발견하였다. 여기서 문제는 왜 탄화부분에 전류가 흐르는가? 였지만, 이것은 통상의 화열을 받은 탄화된 목재는 무정형 탄소로 되어 전류를 흘리지 않지만, 스파크에 의하여 탄화된 부분은 흑연(graphite)화되기 때문에 도전성을 갖게 된다고 결론을 내렸다. 1955년 여름의 것이다.]로 되어있으며, 그 후 고무나 다른 절연물에서도 목재 중에 전류가 흐를 때와 동일한 현상이 있다 라고 기록되고 있으며, 그 것을 [즉, 유기물의 도전화현상이다. 이 현상이 고전압에서 발생하는 트래킹과 다른 점은 탄화부분이 도전성인가? 아닌가? 이며, 트래킹 현상의 경우는 도전화되지 않는다.(중략) 따라서, 이 현상에 의한 발화기구를 어떻게 간단하게 부르는 명칭을 부여하게 되었으며, 1956년 교수의 승낙을 얻어 금원현상이라 부르게 되었다]로 되어있으며, 또한 금원교수의 문헌 28에 의하면, 금원현상의 초기에 있어서 발생하는 목재의 탄화물에 대하여 [이 탄은 다음에 미소한 결정의 집단으로 되고, 그래파이트(graphite)로 된다. 이 그래파이트의 저항율은 10-3Ω㎝ 정도이며, 니크롬선의 10배 정도에 불과하다. 즉, 부도체였던 목재가 전기불꽃에 의하여 도체로 된다. 만약, 이 목재가 정, 부 양 전극판 사이에 좁게 위치되어 있다면, 이 도체화된 부분을 통하여 전류가 흐르고, 줄열이 발생되어 고온으로 되며, 근접한 목재부분을 가열한다. 이런 식으로 하여 수열되는 것에 의하여 이 근접부분은 새로운 그래파이트로 되어 전류를 흘린다. 이 부분이 점차로 넓어져 발열, 발화하게 된다. 필자는 이 일련의 현상을 그래파이트화 현상이라고 부르고 있지만, (중략) 그래파이트 현상은 금원현상이라고도 불리고 있다]이다.

즉, 금원현상과 그래파이트 현상은 동의어이다.

그러면, 트래킹과 그래파이트화 현상(즉 금원현상)과의 다른 점은 앞에서 기술한 문헌 35에 의하면, 이극 전극간의 목재 등의 유기절연물의 표면에 전류가 흐를 때, 전류가 흐르는 경로가 도전화되지 않으면, 트래킹, 도전화되면, 그래파이트화 현상이라고 되어있지만, 현재의 전기학회의 정의 중에서는 [탄화도전로를 생성하는 것이다]이며, 현재는 이 2가지도 동의어로 볼 수 있으며, 어느 쪽도 화재 발생의 원인이다.

여기에서 전 1)(a)항의 전해질 오순물 부착에 의한 트래킹 현상과 그래파이트화 현상은 발생단계는 다르지만, 해당 트래킹 현상에 있어서도 표면의 방전에 의하여 유기절연물 중의 탄소가 그래파이트화되는 것으로 생각되며, 실제로 저항이 103Ω㎝ 이하로 낮아지는 것도 쉽게 확인되고 있다. 이 때문에 이들의 트래킹 현상, 금원현상 및 그래파이트화 현상은 어느 쪽도 동의어로 생각되며(廣義) 트래킹 현상이라고 부르는 것으로 한다.

 

비닐코드는 외부로부터 수열받거나, 반단선에 의한 발열이나, 불꽃 방전 등을 받는 것이 발단으로 되어, 비닐피복의 표면 또는 내부가 국부적으로 이상 과열됨과 동시에 절연물이 절연성을 상실하여 반도체화되어 전류가 흐르고, 자기발열이 더해져 발화로 까지 이어진다(thermal runaway). 예로서, 기구용 평형비닐코드에 있어서는 다음의 ①～④의 것이 알려져 있다.

 

① 비닐 피복을 약 300℃까지 온도를 상승시키면, 저항율은 102Ωm 정도로 감소한다.

② 비닐 피복을 약 400℃로 열처리하면, 교류 100V에서 thermal runaway가 발생할 가능성이 있어진다.

③ 비닐코드는 주변온도가 200℃ 이상일 때, 교류 100V에서 방전발화의 가능성이 생긴다.

④ 소선이 절단된 기구용 비닐코드는 통전전류에 의하여 피복온도가 약 100℃ 이상으로 예열된 단계에서 소선이 용단되면, 피복에 착화하는 경우가 있다.

 

또한, VVF 케이블의 절연피복에서는 가열온도와 절연저항이 유지되는 최대시간의 관계로서, 200℃에서 약 30분, 300℃에서 약 5분, 400℃에서 약 2분인 것으로 알려져 있다(단, 로(盧)내에서의 측정치).

 

(b) 보이드에 의한 절연파괴

고전압이 인가된 이극 도체 간에 유기성의 절연물이 있을 때, 그 절연물 내부에 보이드(공극)가 있으면, 그 보이드의 양극 간에 방전이 발생하고, 시간이 경과함에 따라 전극을 향하여 방전로가 연장됨에 따라 절연파괴가 진행되어 절연물이 착화된다.

 

2. 전기적 조건의 변화

(1) 임피던스의 감소

1) 저항기, 반도체의 전기적 파괴

저항기는 물론, 다이오드, 트랜지스터 등의 반도체는 각각의 단자 간에서는 고정된 저항치를 갖는 기능이 있지만, 기계적인 외력, 고온, 습도 및 불순물의 부착 등의 영향을 받고, 전기적으로 파괴되어 저항치가 감소하면, 전류, 전압의 증가, 정격시간 이상의 통전, 설계외의 부분적인 폐회로 형성을 일으켜 코일, 콘덴서, 히터 부근의 가연물을 발화시키기 쉽다.

2) 콘덴서의 절연열화

콘덴서 내측에는 2매의 전극 사이에 유전체(절연물)로서, 아주 얇은 종이(MP 콘덴서)나 플라스틱 필름(MF 콘덴서)이 있는 것이 있으며, 이들의 절연물에 핀홀(pin hole)이 있거나 이물이 부착되어 있으면, 그들이 요인으로 되고, 또한 콘덴서 소자를 절연유가 들어있는 밀폐용기에 넣은 것은 절연유에 불순물이 혼입된 것이 요인으로 되어 절연열화를 발생시켜, 전극 간에서 누설전류가 증가하여 발화에 이른다.

또한, 콘덴서는 소자가 외부로부터 영형을 받지 않기 위하여 금속 케이스 등에 밀폐시킨 것이 있기 때문에 소자의 발열이나 열분해에 의하여 내부에 압력이 상승하고, 케이스가 외측을 향하여 변형되어(팽창하여) 파손된다. 단, 이와 같은 현상은 화재열을 받아서 2차적으로도 생기는 경우가 있다.

 

3) 코일의 층간단락

변압기, 모터, 형광등기구 안정기 등의 코일은 일반적으로 동선에 절연피복을 도포한 폴리에스테르 동선 등이 사용되고 있지만, 동선에 절연피복을 완벽하게 도포하는 것은 대단히 어렵다.

그 때문에 코일로 사용된 동선의 미소한 손상(pin hole)이나 경년변화에 의하여 절연열화가 발생하고 선간이 접촉되면, 코일의 일부분이 전체로부터 분리되어 폐회로를 형성하게 된다.

이 폐회로 내에는 자력선이 통하고 있기 때문에 패러데이의 법칙에 의하여 회로에 기전력이 발생하여 전류가 흐르게 된다. 그러나 이 회로에는 부하가 거의 없기 때문에 남은 대부분의 코일과 비교하여 큰 전류가 흘러, 국부적으로 발열하여 발화에 이른다.

이와 같은 단락을 [층간단락]이라 한다. 층간단락에 의하여 국부적인 발열이 일어나면, 그 열에 의하여 부근의 코일의 절연이 서서히 열화되기 때문에 코일 접촉점에 단락흔이 식별될 수 있는 경우도 많다.

 

(2) 부하의 증가

1) 코드류의 과부하 통전

상용(商用)전원으로 전기기기를 사용하는 경우와 같이 병렬회로로 부하를 사용할 때는 소비전력이 많아 공통선에 큰 전류가 흐르면, 절연피복에 착화되고, 발화에 이르게 된다. 비닐피복의 경우는 주위의 기온에 따라 통상의 약 3배 이상의 전류를 연속하여 흘리면, 착화되어 발화된다고 알려져 있다.

과부하의 통전에 의하여 화재가 발생하면, 전선 또는 코드는 과전류가 흐른 주위의 전역에서 발열하여 피복이 소손되기 때문에, 양극의 소선은 2개소 이상에서 단락이 발생되는 경우가 많다.

2) 모터의 과부하 운전

모터에 기계적인 부하가 걸린 상태에서 시동하게 되면, 모터는 보다 큰 회전력을 내기위하여 큰 전류가 흐르게 된다. 이 때문에 일반적으로 모터의 코일에서 발열하여 층간단락을 발생시키며, 그 모터를 포함한 회로에 과전류가 흘러 저항기가 과열하는 등에 의하여 출화에 이른다.

모터가 기계적인 과부하 상태에 이르는 요인을 들면, 다음과 같다.

 

① 회전부 베어링의 마모변형

② 풀리(pully)에 이물이 엉켜있다.

③ 정화조의 회전날개, 관상어용 펌프모터에 이물이 엉켜있다.

④ 선반 등에 설치된 기구 스위치 [on]의 리모콘 카, 트랜시버의 전파 등, 전용의 컨트롤러 이외의 전파에 의한 모터회로에 전류가 흘러 선반 등의 전진을 방해하기 때문에 과전류가 흘러 저항기가 과열하였다.

(3) 국부적인 저항값의 증가

1)반단선(전로 단면적의 감소)

전선이나 코드가 완전히 단선된 후, 단면의 일부가 접촉되거나, 완전히 단선되지 않고 일부가 잘린 상태를 [반단선]이라 칭하며, 반단선이 발생된 상태에서 통전되면, 도체의 저항값이 그 단면적에 반비례하기 때문에 반단선 개소의 저항치가 높아지게 되며, 국부적으로 발열량이 증가하거나 스파크 등이 발생하여 절연피복 등 주위의 물건을 착화시킨다.

기구용의 평형 비닐코드의 경우, 굴곡된 외력이 가해져 소선이 절단되는 경우, 단선율이 10%를 초과하게 되면, 그 후에는 단선율이 급격하게 증가되는 것으로 알려져 있다.

반단선에 의하여 화재가 발생하면, 전선이나 코드의 소선은, 처음에는 1선에서 발열하고 용단되거나 접촉 및 분리를 반복하여 흔적이 발생되지만, 선의 다른 부분 피복도 소손되면 결국, 양선 사이에서 단락이 발생하는 경우가 많다.

 

2) 접촉저항치의 증가

도체의 접속(촉)부에서 접촉면에 요철(凹凸)이 있으면, 그 부분에 저항이 집중되기 때문에, 또는 접촉면에 기름 등의 절연물이 부착되면, 경계저항 때문에 발열하여 출화에 이르는 경우도 있다.

접촉저항치가 증가하는 주요한 원인은 다음과 같다.

 

① 접속부 용수철의 조이는 힘(체(締)부(付))의 불량

② 전선의 압착불량

③ 코드의 비틀림 접속부의 풀림

 

c) 아산화동 증식 발열 현상

동제(銅製)의 도체가 스파크 등의 고온을 받으면, 동의 일부가 산화되어 아산화동으로 되며, 그 부분이 이상 발열하면서 서서히 확대되어 화재의 원인으로 된다. 이 현상은 [아산화동 증식발열현상]이라고 부른다.

이 현상은 아직 충분히 밝혀져 있지 않지만, 고온을 받은 동의 일부분이 대기 중의 산소와 결합하여 아산화동으로 되면, 아산화동은 반도체의 성질을 갖기 때문에 정류작용이 일어남과 동시에 고유저항이 크기 때문에, 아산화동 부분이 국부적으로 발열한다.

또한, 그 개소에 교류 전류가 흐르는 경우는 아산화동의 양극(兩極) 간에, 직류가 흐르는 경우는 양극(陽極) 측에서 이상 발열이 발생하여 그 열로 주변의 동이 서서히 산화되어 아산화동이 증식하는 것으로 추측되고 있다. 증식하는 속도는 전기로 중에서 1015～1041℃로 가열하는 경우, 약 10분간 0.1㎜ 정도의 예가 있다.

이 현상에 의한 화재는 스위치 등의 스파크가 발생하는 개소에서 출화원인으로 되는 외에 코일의 층간단락, 반단선, 접촉저항치의 증가 등에 의하여 화재가 발생하는 과정의 일부분을 형성하고 있는 것으로 생각되어지고 있다.

 

(4) 배선의 1선 단선

1) 단상 3선식의 배선에서의 중성선 단선

단상 3선식에서 중성선이 단선되거나 접속되지 않은 상태에서 부하가 걸리면, 단상 3선식 배선으로부터 분기된 건물 내의 배선에 있는 2선배선의 계통처럼 직렬접속으로 되어, 그 때문에 각 계통에 100V가 인가되는 것이, 합성 저항치가 큰 계통에 100V 이상의 전압이 걸리며, 코일이나 저항기 등이 발열하여 출화하게된다.

중성선에 의한 화재는 통상, 100V이상의 전압이 인가될 때, 그 회로에서 사용 중인 어느 전기기기로부터 발열하거나 연소가 시작되지만, 전압이 100V를 초과하여 더욱 올라가면, 전기냉장고나 보일러 등, 통전이 [on], [off]를 반복하는 과정에서 양 계통 회로의 전기기기로부터 출화하는 경우도 있다.

또한, 전기기기의 스위치가 [off]되어있더라도 플러그가 콘센트에 접속되어있으면, TV를 비롯하여 냉난방기, 비디오 등은 어느 정도의 전류가 상시 흐르기 때문에 정격이상의 전압이 인가되면 소손되는 경우가 있다.

 

그림 1. 단상 3선식 배선의 중성선 절단선에서의 전압상승 예

 

     표1 부하율과 권선 전류의 관계

부하율	권선 전류 (전부하 전류비)
50% 75% 100% 125%	100% 이하 140% 전후 180% 전후 220% 전후

 

2) 3상 3선식 배선의 1선 단선

3상 모터에서 1선 단선상태에서 작동시키거나 접속되지 않은 상태에서 작동시키면(이것을 [단상운전]이라 부른다), 단선된 1선에 흘러야 될 전류가 나머지 2선에 분류되어 전류가 증가하며, 코일이 발열되어 출화에 이른다.

단상운전시의 부하율(부하의 정도)과 권선에 흐르는 전류치를 표1에 나타내었다.

 

3 스위치류 접점의 융착 등

시소스위치나 전자접촉기 등의 스위치류는 접점의 접촉불량이나 용착 및 가동부의 동작불량이 발생되면, 접점부분이 국부적으로 발열되고, 부하기기로 장시간 이상 통전을 일으키게 되므로, 부근의 가연물이 발화되거나, 전동기가 연속적으로 회전하여 과열되어, 화재발생의 요인이 되는 경우가 있다.

접점의 접촉불량이나 용착(溶着) 및 가동부의 동작불량의 요인은 다음과 같은 것이 있다.

 

① 접점 표면에 먼지 등 이물의 부착(접촉불량의 요인)

② 접점 재료의 증발, 이산, 마모 등에 의한 접점의 소모(접촉불량의 요인)

③ 줄열 또는 아크열에 의한 접점표면 일부의 용융(용착(溶着)의 요인)

④ 접점재료의 용융에 의한 다른 극 접점으로의 전이, 소모 및 균열에 의한 접촉면의 요철이 기계적으로 합해진 현상의 발생(용착(溶着)의 요인)

⑤ 빈번한 미세 개폐동작(chattering) 단속(斷續)(접촉불량, 용착(溶着)의 원인)

⑥ 허용량 이상의 전압, 전류의 사용(접촉불량, 용착(溶着)의 원인)

⑦ 가동부의 부식, 유지 등 고점성 물질의 부착(가동부의 동작불량의 요인)