공장이나 대형 건물의 전력설비에서 3상 진상콘덴서는 역률을 개선하여 무효전력을 줄이고, 전력 손실과 전기요금을 절감하는 핵심 설비이다. 그러나 전기안전관리자가 열화상카메라로 설비를 점검할 때, 차단기나 메인 버스바는 정상 온도임에도 불구하고 콘덴서 측 특정 상 전선만 온도가 높게 나타나는 현상이 자주 발견된다. 이러한 현상은 단순 배선 불량이 아닌, 진상콘덴서 회로 특유의 전기적 특성과 운전 환경이 복합적으로 작용한 결과인 경우가 많다.
1. 콘덴서 내부 열화(ESR 증가)에 따른 발열
가장 먼저 점검해야 할 원인은 콘덴서 자체의 열화이다. 진상콘덴서는 장시간 운전하면서 내부 전해질이 열과 전기적 스트레스를 반복적으로 받게 되며, 이로 인해 ESR(등가직렬저항) 값이 증가한다. ESR이 증가하면 동일한 전압 조건에서도 손실 전력이 증가하게 되고, 이 손실 열은 콘덴서 단자와 연결된 전선으로 전달된다.
이 경우 차단기나 상위 버스바는 비교적 정상 온도를 유지하지만, 콘덴서 바로 앞 전선 구간에서 국부적인 고온이 나타나는 것이 특징이다. 외관상 팽창이나 누유가 없어도 내부 열화는 이미 상당히 진행되었을 수 있으므로, 열화상 결과를 근거로 정전 후 용량 측정과 손실률 시험을 통해 콘덴서 교체 여부를 판단해야 한다.
2. 고조파 전류 집중 현상
최근 공장 설비에는 인버터, UPS, 정류기, 용접기 등 고조파를 발생시키는 비선형 부하가 다수 사용되고 있다. 이러한 환경에서 리액터가 없는 진상콘덴서를 운전할 경우, 고조파 전류가 콘덴서 회로로 집중되는 현상이 발생한다.
고조파 전류는 상별로 균등하게 분포되지 않는 경우가 많아, 전류계로 측정한 기본파 전류는 비슷해 보이더라도 실제 실효전류(RMS) 는 특정 상에서 더 크게 나타날 수 있다. 이로 인해 콘덴서 측 특정 상 전선에서 지속적인 발열이 발생하며, 장기적으로는 전선 절연 열화와 콘덴서 수명 단축으로 이어진다.
3. 자동 역률조정반(APFC)의 운전 불균형
자동 역률조정반(APFC)을 사용하는 현장에서는 콘덴서 스텝의 투입 순서가 고정되어 있는 경우가 많다. 이 경우 특정 스텝 또는 특정 상이 다른 상보다 더 오랜 시간 투입 상태로 유지되면서 열이 누적되는 현상이 발생한다.
특히 여름철과 같이 주변 온도가 높은 환경에서는 이러한 누적 발열이 더욱 크게 나타난다. 콘덴서 자체에 이상이 없더라도 상별 운전 시간 차이로 인해 전선 온도 편차가 발생할 수 있으므로, APFC 설정을 점검하여 투입 순서를 로테이션 방식으로 변경하는 것이 필요하다.
4. 전선 단면 및 방열 조건 문제
콘덴서 측 전선은 일반 부하 회로와 달리 지속적으로 무효전류가 흐르는 특성이 있다. 전선 단면이 설계 최소 기준만 충족한 경우, 주변 온도 상승이나 환기 불량 조건에서는 특정 상 전선의 온도가 빠르게 상승할 수 있다.
또한 전선이 밀집 배치되어 있거나, 콘덴서함 내부의 공기 흐름이 원활하지 않은 경우에도 상별 온도차가 발생할 수 있다. 이러한 경우에는 전선 굵기 재검토, 배선 정리, 환기 팬 추가 설치 등 물리적인 방열 개선 조치가 필요하다.
5. 열화상 측정 결과의 해석과 관리 중요성
열화상 측정에서 특정 상 전선의 온도가 높게 나타났다고 해서 즉시 위험 상태로 단정할 수는 없다. 그러나 동일한 조건에서 반복 측정 시 온도 차이가 지속되거나 점차 확대된다면, 이는 명확한 이상 신호로 판단해야 한다.
전기안전관리자는 단발성 점검이 아닌, 주기적인 열화상 기록과 경향 분석을 통해 콘덴서와 주변 배선 상태를 체계적으로 관리해야 한다. 이러한 관리 방식은 화재 예방과 설비 수명 연장에 직접적인 효과를 가져온다.
결론
3상 진상콘덴서에서 콘덴서 측 특정 상 전선만 온도가 높게 나타나는 현상은 콘덴서 내부 열화, 고조파 전류 집중, 운전 시간 불균형, 전선 및 방열 조건 문제 등 다양한 원인에서 발생할 수 있다.
이를 단순한 온도 편차로 간과하지 않고, 전기적·구조적 요인을 종합적으로 분석하여 적절한 조치를 취하는 것이 전기안전관리자의 핵심 역할이다. 체계적인 진단과 관리가 결국 화재 예방과 안정적인 전력 설비 운용으로 이어진다.