절연파괴에 의한 유입변압기 화재사례

국가화재평가원

여용주 원장(소방기술사 / 공학박사)

 

 

유입변압기(TR) 내부의 절연유가 발화점 이상 과열된 상태에서 외부로 누출될 경우 곧바로 화재로 이어지는데, 이러한 과정이 매우 급격하게 발생하는 경우가 많아 마치 폭발적인 형태의 화재를 보여주는 것이 특징입니다.

절연유는 일종의 유류와 같아, 누출 시 화재형태는 전형적인 유류화재의 모습을 보입니다. 대부분의 TR 화재는 절연유가 흘러내리면서 연소하기 때문에, 소화가 매우 어렵고, 발열량이 커 인접 TR로의 연쇄적인 화재를 초래하기도 합니다.

 

이러한 TR 화재는 용량이 클수록 화재강도가 커지며, 화재 시에는 소화가 어려워 인접 TR과 가연물로 연소확대를 방지하기 위한 방호대책을 수립해야 합니다. 대형 TR의 경우에는 화재강도가 수 십 MW에 달하기 때문에, 복사열에 의한 연소확대 위험이 높아지고 소화활동을 위한 접근 자체가 어려운 특징이 있습니다.

 

대략적으로 15MW의 화재를 가정하여 복사열유속을 계산해보면 화원에서 약 5m 까지 점화가 가능할 정도로 복사열이 강한 것을 알 수 있으며, 14m 이내에는 접근조차 어렵다는 것을 확인할 수 있습니다. 특히 건물내부 설치된 경우에는 건물전체의 연소확대로 이어질 수 있으므로 화재예방, 구획화 등이 매우 중요합니다.

절연유는 대부분 광유를 사용하며 제3석유류 또는 제4석유류로 분류되는 위험물입니다.

 

그림1. 절연유누출 화재가 발생한 유입변압기

 

그림2. 15MW 화재 복사열유속 계산 결과

 

 

유입변압기의 화재사고 전개과정은 다음과 같습니다.

 

소손 및 절연파괴 -> 고장 진전(1차권선 또는 리드선의 지락, 단선) -> 내부 아크발생(아크온도 2000~5000℃) -> 가스 발생(수소, 탄화수소 등) 가스에 의한 1차 부싱 지락으로 절연유분해 -> 압력상승(순간압력 상승 약 3.5bar) -> 탱크파손 및 화재

 

 

그림3. 유입변압기 화재사고 전개과정

 

- 본 칼럼은 국가화재안전저널 제 24호에 기고된 글입니다.