3상 4선식 N선은 중성선으로 당연히 ZCT에 관통 시켜야

전기박사의 ‘現問賢答’

 

 

 

3상 4선식 N선은 중성선으로 당연히 ZCT에 관통 시켜야

 

 

Q. 오늘 하루새 두 번 순간정전이 있었는데. 그래서 그런지 몰라도 ATS반 27X라고 표기된 마그네트가 좀 요란하게 웁니다. MCC 동력반에 있는 마그네트라면 대수롭지 않게 넘기겠는데. ATS반이라 좀 불안합니다.

 

A. 27X는 정전을 감지하고 발전기를 Start하고 또 한전 전원의 입전을 감지하는 ATS에서 중요한 역할을 하는 Relay입니다.

이음이 생기는 것은 여러 가지 원인이 있는데 유독 그 Relay만 소리가 난다면 Relay의 고정 Bolt가 풀려서도 그럴 수가 있습니다. 또 철심에 이물이 생겨서 그럴 수가 있습니다.

따라서 가장 좋은 방법은 교체하는 것입니다. 방법은 발전기를 Off에 놓고 ATS 내의 차단기를 Off 시키고 교체를 하면 됩니다. 그래도 혹시 모르니까 ATS 도면을 보시고 주의하여 교체하세요.

 

 

 

Q. 요즘은 디지털 EOCR로 설치를 하지만 그전 MCC 반에 보면 EMP라 해서 눈금치를 조정하는 EOCR이 있습니다. 그런데 EMP를 자세히 보니 EMP에 주 케이블이 바로 관통하는 것과 CT 2차 전류가 관통하는 2가지 Type이 있습니다. 이 두 가지 Type에서 과전류설정을 하는 게 좀 틀린 거 같은데 어떻게 하는 것인지 궁금합니다.

 

A. 기본은 같습니다. 전류용량이 큰 것은 EOCR에서 직접 받아들이지 못하기 때문에 CT를 사용하여 EOCR에서 받아들이는 전류로 낮추기 위한 것입니다. EOCR에 사용한 CT를 보면 일반 CT와 같이 2차가 5A로 되어 그것을 EOCR의 입력으로 넣어 줍니다.

그러면 Setting 값은 Setting한 눈금 값에 CT의 배율을 곱하여 주면 됩니다. 만약 CT가 300:5라면 이고 3에 Setting을 하였다면 60배를 곱하여 180A에 Setting이 되는 것입니다.

 

 

 

Q. 현재 저압 380/220V 3상 4선이 ZCT를 통과해서 단자대 처리되어 있는데, 단자대 2차측은 3상380V부하만 사용하고 있습니다. 이번에 케이블 용량 증설로 ZCT를 관통하려니 홀이 작아 4가닥이 어렵습니다. 그래서 3상 부하만 ZCT를 관통하려고 합니다. N상과 ZCT동작에 관계가 없는지 알고 싶습니다.

 

A. 3상 4선식에서의 N선은 중성선으로 전력선입니다. 지락시 지락 전류가 돌아오는 선이 아닙니다. 따라서 중성선은 당연히 ZCT에 관통을 시켜야 합니다. 하지만 중성선을 사용하지 않는 3선식이라면 관통을 시킬 필요가 없습니다. 그래서 Cable도 포설 할 이유도 없습니다.

하지만 만약 조작전원등을 사용하기 위하여 중성선을 사용 할 경우에는 누설전류로 인식합니다. 만약 조작전원을 사용할 경우 AUX T/R을 사용 선간전압을 이용 하여야 합니다.

 

 

 

Q. 우리 공장은 450kVa변압기 1대와 500변압기 1대를 사용 중입니다. 450은 380V용으로 사용 중입니다. 그런데 요즘 380전압의 문제가 자꾸 생깁니다. 우선 450변압기 2차에 acb차단기, 225a배선용차단기가 수전설비에 설치되어 있습니다. 225차단기에서 70미터쯤 거리에 폐수처리장이 있습니다.

폐수처리장 인입에 225a배선용차단기가 전기를 수용합니다. 그런데 몇 개월 전부터 아무런 이유 없이 폐수처리장 인입용 배선용차단기가 떨어지기 시작합니다. 총부하 계산하면 동계는 150, 현재는 70a 정도 사용하는데 날씨와 상관없이 심심하면 떨어집니다. 안전관리 업체도 불러서 점검받았으며 누전도 없고 환장합니다. 그런데 225차단기 떨어지자마자 바로 올리면 정상가동 됩니다. 문제가 무엇인지 좀 도와주세요.

 

A. 배선용 차단기 250A짜리는 기본적으로 지락시에는 차단이 되지 않습니다. 원인은 과전류(단락)이거나 차단기의 불량밖에 없습니다. Trip 되는 차단기가 폐수처리장 입구에 있는 것이라면 폐수처리장 안쪽의 문제입니다.

과전류 & 단락의 유무는 확인이 가능 할 것으로 생각이 됩니다. 이런 상황은 현장을 보면서 점검을 하여야 합니다. 원인은 과전류, 단락, 차단기 불량, 차단기의 단자 접촉 불량밖에 없습니다. 과전류가 아니다. 단락도 아니다. 차단기가 불량이 아니다. 차단기의 단자 접촉 불량도 아니다. 그러면 원인은 없습니다. 다시 한번 잘 점검 해 보세요.

 

 

 

Q. 활선상태에서 절연저항을 측정하면 안되다고 알고 있습니다. 실제로 현장에서 절연저항 측정 중 실수로 차단기 오프 안 시키고 절연저항을 측정하였을 때 거의 0으로 나왔던 것 같습니다.

첫 번째 질문: 왜 활선상태에서는 절연저항계로 측정하면 안 되나요?

두 번째 질문: 직류와 교류가 섞이면 어떻게 되나요?

배터리는 직렬로 연결하면 연결한 만큼 전압이 높아지잖아요. 그런 것처럼 전압이 높아질까요?

 

A. 첫 번째 질문: 절연저항계는 내부에 전원을 가지고 높은 전압을 만들어 절연저항을 측정합니다. 그런데 그 전압과 충전부의 전압이 서로 중첩이 되면 상호 전압의 크기에 의하여 단락상태를 초래하여 장비에서 단락이 발생하여 장비가 파손이 됩니다.

두 번째 질문: 전압차가 어떠냐에 있습니다. 높은 직류에 적은 교류라면 맥류 형태가 되지만 교류전압이 크다면 직류와 교류가 상기 질문과 같은 현상이 발생 합니다.

이것은 중첩회로로 이해를 하면 쉽습니다.

 

 

 

Q. 일반적으로 Earthing Switch를 VCB 후단에 달아서 잔류전하 방전에 사용하지 않습니까?

1. VCB 전단에 달기도 합니까? 전단은 바로 전단 판넬의 차단기로 이어집니다. 또한 그 차단기 밑에는 E.S가 또 달려있구요

2. VCB가 인출형이든 인입형이든 상관없이 E.S는 써야 하는 걸까요?

3. S.A로 E.S를 대신할 수 없을까요? 잔류전하는 개폐서지로 인해 발생하는 걸로 아는데. 그 개폐서지가S.A로 잡히면 E.S를 안 써도 되지 않나요??

 

A. 1. ==> Main 차단기라면 그 1차 측에 ES를 설치합니다. 이런 경우에는 오조작에 의한 사고를 방지하기 위해, 반드시 이 ES와 전원 측 상위 차단기 사이에 Key에 의한 Mechanical Interlock을 갖추어, 동시에 투입되지 않도록 해야 합니다(상위 차단기는 통상 수 백미터 멀리 있으므로 key Interlock을 사용할 수밖에 없습니다). 다시 말해, 상위 차단기가 인출된 상태에서만 Key를 뺄 수 있고 그 key를 하위의 Main ES가 있는 곳에 가져와 꽂아서 ES를 투입할 수 있게 해야 합니다. 그리고 이 Key는 오직 하나만 있어야 합니다. 차단기든 ES든 회로가 개방된 상태에서만 Key를 자물쇠로부터 빼낼 수 있어야 합니다. 자물쇠는 상위 차단기에 하나, 하위의 Main ES에 하나, 총 2개소에 있으나 Key는 오직 하나이고 차단기나 ES가 개방된 상태에서만 Key가 자물쇠에서 분리되므로 어느 한 쪽만 투입이 가능한 것이죠.

※ 물론 Main 차단기와 그 1차 측에 있는 ES는 별도의 기계적 Interlock이 되어야 합니다. (서로 가까이 있으니 굳이 Key Interlock 필요하지 않음.)

2. ==> VCB가 인출형이 아니라면 그 전단에 Isolator (DS)가 있어야 하며, DS와 ES가 동시에 투입되지 않도록 Mechanical Interlock을 구비해야 합니다. DS조차 없는 비인출형 VCB는 상상하기도 싫습니다.

3. ==> 잔류 전하는 개폐서지로 인해 발생되는 것이 아니라, 케이블, 콘덴서 등 커패시턴스에 의한 것입니다. 잔류 전하 밀도가 높아 그 전압이 계통의 공칭 전압을 훨씬 초과하는 과전압이 되는 경우에만 S.A가 방전하게 됩니다. S.A.는 계통 공칭전압 부근의 잔류 전하를 방전하지 못합니다.

 

 

 

Q. 현재 상태는 순간정전발생=기동반 전체 VCB OFF( 직입기동입니다.)

문제점: 물펌프 이다 보니 수충격이 아주 크게 발생합니다. 펌프 인펠라 손강이 될까 겁나는 수준입니다.

질문1: 순간정전 시 기동반 VCB를 전체 그대로 놔두면 모터에 무리가 갈까요?

신호 분석해보니 200ms에서 300ms 정도 대더라고요.... 하이코더 걸어놓고 분석해봤습니다.

우려되는 점: 잠시 죽었다 살면서 엄청난 전류가 흘러 펌프가 타버릴까 봐 정말 걱정입니다.

 

A. 얼마나 순간정전이 잦은지는 모르겠습니다. 그리고 수전용량이 어떻게 되는지도 모르겠습니다. 그리고 UVR Setting이 얼마로 몇 초에 되어 있는지 모르겠네요.

대부분 70%에서 2초 정도에 Setting을 하는데. 200ms에서 300ms 정도의 순간정전은 아주 짧은 시간입니다. 200ms에서 300ms 정도라면 Pump는 회전체이기 때문에 회전 관성작용에 의하여 인펠라에 미치는 영향은 그리 크지 않습니다.

기본은 Motor보다도 수전 용량과의 문제입니다. 일부러 화학공장과 같은 곳은 수전 변압기만 크다면 순간정전 시 대용량의 고압 Motor라도 정지되지 않도록 대부분 3초 정도 Delay Time을 주기도 합니다. 상기 상황은 일반적인 상황으로 모든 것은 현장의 상황을 고려하여야 합니다.

 

 

 

Q. 지락고장의 경우 임피던스가 작은 부하가 대지와 단상으로 연결되어있어 대지와 단락으로 발전기에서 전류를 흘려준다고 생각했었는데 교과서엔 고장점에서 3상을 일괄하고 단상의 전원을 인가하는 것과 같아서 변압기 1차가 델타결선인 경우 권선 내에서 순환하여 전원 측에는 영향을 주지 않는다고 되어있습니다. 고장점에서 전압이 발생되어 전원 측으로 고장 전류를 흘려준다는 개념이 이해가 되지 않는데 설명 좀 부탁드립니다.

 

A. 영상회로는 접지와 항상 관련이 있습니다. 전압에 있어서 지락고장시 고장상 전압은 대지와 0V입니다. 접지가 된 Y 결선 선로에 a상 지락이라 가정하면 a상 전압은 0V 이구요

b, c상 전압만 남았는데 벡터해석을 해보면 b, c상 전압으로 기존 a상 전압과 반대방향의 영상전압이 발생합니다. 비접지 회로라면 접지점이 a상이 되므로 b, c상 전압은 원래의 전압 1.732가 되고 영상전압은 3Vo가 되지요. 두 번째 전류 관련입니다.

영상 전류는 항상 접지가 되어 있을 때 통로가 될 수 있습니다. 변압기가 델타결선이라면 접지가 없기에 선로와의 영상회로는 분리된 것입니다. 그래서 지락고장 발생이 델타권선 내에서 영상 전류가 순환하고 선로로는 흐르지 않음으로 계통에 영향을 주지 않는 것입니다. 영상 전류라는 의미가 원래 상이 없다는 의미로 보시면 됩니다. 그래서 영상전류는 a, b, c상 모두 동상입니다. 그러므로 델타권선 내에서 순환이 되는것이구요.

 

 

 

Q. 전기기사 준비를 하고 있는 초보 궁금한 게 있어 몇 가지 질문 드려요.

(가) P = VI (나) V = IR

전동기 운전 중(전부하시), 입력 전압이 낮아지면 (가) 식에 의해 출력 P도 낮아지나요? 아니면 일정한 출력을 유지하기 위해, 낮아진 전압만큼 전류가 더 많이 흐르게 되나요? 후자가 맞다면 전동기 출력이 일정하게 유지되는(전류를 더 끌어와서까지) 원리는 무엇인가요?

 

A. 이것을 알아야 전동기를 조금은 안다고 할 수 있습니다. 전동기는 부하에서 필요로 하는 힘을 전달하는 장치입니다. 부하란 일을 하는 것입니다. 일의 양이 변하지 않은 상태에서의 부하 힘 P는 정하여 졌습니다. 이것이 기계에서 요구하는 힘 P이고 문제의 Point입니다.

전동기는 기계에서 요구하는 힘 P를 전달하여 주어야 합니다. 전동기에서 내는 힘(P)은 전압(V)과 전류(A)에 의하여 정하여집니다. 이것이 전동기의 출력입니다.

이 출력은 부하에 의하여 정하여집니다. 부하에서 요구하는 힘 P=전압 (V)x 전류(A)이고 전동기의 출력도 부하에서 요구하는 전압 (V)x 전류(A)이어야 합니다. 부하에서 요구하는 힘 P=전압 (V)x 전류(A)보다 전동기의 힘 P=정격전압 (V)x 전류(A)가 적으면 과부하로 용량이 적다고 합니다. 기본적으로 부하에서 요구하는 힘 P보다 전동기의 힘 P가 더 커야 합니다. 그런데 부하에서 요구하는 힘은 일정한데 전동기에 들어오는 전압이 낮아지면

전동기의 출력이 적어지므로 부하에서 요구하는 힘이 되려고 입력 전류(A)가 많아지는 것입니다. 질문에서의 Z는 운전 중에는 큰 영향이 없고 기동 시 영향을 주는 요소입니다.

 

<자료제공 : 카페-전기박사>

 

 

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 3상 4선식 N선은 중성선으로 당연히 ZCT에 관통 시켜야