삼상, 위상차로 높았다 낮았다 반복으로 전기 흘러 전기산업특집2014. 1. 13. 15:22
삼상, 위상차로 높았다 낮았다 반복으로 전기 흘러
Q. 3상에서 전류 Ia, Ib, Ic 가 흐르는 상에서 1선 지락사고가 a상에서 발생하여 지락전류 Ig가 흐를 때 이론상에서 계산을 할 때, 지락 전류는 모두 a상 Ig가 되고 Ib, Ic=0으로 하고 계산을 하는데 Ib, Ic=0 이 되는 이유가 궁금합니다.
간단히 말해 접지식에서는 영상전류가 흐르고 비접지식에서는 영상전류가 없는 이유. 접지식에서만 영상분(영상전류)가 존재하는 것이 아니라 비접지식에서는 델타견선이므로 델타결선 내를 순환하므로 접지식에서만 접지선으로 흐르는 것으로 알고 있는데 이 내용이 맞는 것인가요?
A. 영상이라는 것은 0 즉 ZERO상 이라는 것입니다. 기본적으로 3상4선식 전력기기에 있어서 상을 이야기 할 때 R, S, T, O상이라 말합니다. 여기에서 O상은 R, S, T상의 중성점입니다. 변압기의 중성점과 부하의 중성점 간의 전압을 영상전압이라 하고 그 전압에 의하여 부하의 중성점에서 변압기의 중성점으로 흐르는 전류를 영상전류라 합니다.
전압과 부하가 평형이라면 영(零)상전압이 0V이고 영(零)상전류도 0이 됩니다. OVGR은 그 전압을 검출하여 동작을 하는 것이고 OCGR은 그 전류를 검출하여 동작을 하는 것입니다. 지락전류는 접지선으로만 흐르는 전류입니다. 그러나 O(零)상 전류는 변압기 중성점으로 흐르는 전류입니다. 하여 O(零)상 전류≥지락전류입니다.
Q. 트랜스를 교환하다 궁금한 것이 생겨 질문하게 되었습니다. 단상 다운트레스 1차 측 440V 2차 측 220V입니다. 2차 측에 220V를 입력하면 1차 측에 440V가 출력되는지 궁금합니다.
A. 당연히 440V 출력됩니다. 다운 트랜스 220V/110V이라도 2차 측에 110V를 인가하면 1차 측에 220V가 출력됩니다. (승압트랜스로 사용 가능) 트랜스 설계할 때 전압에 맞는 권선비로 설계되었기 때문입니다. 그런데 만약 440V/220V 트랜스에 단순히 전압비만 적용하여 2차 측에 440V를 인가시켜 1차 측에 880V를 출력시키려고 한다면 타버리겠지요.
Q. 제가 쇼트 나서 타버린 모터 절연저항 측정할 때 녹색선이 중성선 맞죠? 중성선과 알상 찍을 때 왜 저항이 무한대인지 궁금하고요. 외함이랑 알상 찍을 때도 왜 무한대인지 알고 싶네요.
A. 피복된 코일을 철심의 슬롯에 넣을 때 누전을 막기 위해 절연지를 끼워 넣습니다. 코일과 철심은 전기적으로 떨어져 있습니다. 이 상태에서 절연저항 값이 무한대가 나오는 것은 극히 정상적인 것입니다. 어떤 사고로 인하여 코일이 탔어도 절연지가 멀쩡하다면 절연검사 시 정상(무한대)으로 나올 수 있습니다.
Q. 1. 중성선 or 접지에 흐르는 전류에 관한 질문입니다. 예를들어, 콘센트(220V)에 청소기 플러그를 꼽으면 청소기가 동작합니다. 콘센트의 한선은 전압선이고 한선은 중성선입니다. 궁금한것은, 콘센트에 플러그를 꽂으면 전선을 따라 전류가 흘러들어와 부하(청소기)를 통해 쓰고남은(?) 전기가 다시 중성선으로 흘러 들어가는겁니까? 아니면 청소기 플러그를 꽂으면 쓸만큼의 전기가 들어와 청소기가 쓰고 소진되는 겁니까? 전기의 흐름이 궁금하네요.
2. 관련해서 하나 더 여쭤보면, 사고가 났을 때 접지가 되있으면 대지로 이상전류가 흐르는데, 이 전하들은 다 어디로 갈까요? 땅에 그대로 있는건지, 어디로 가는건지, 전류의 흐름이 궁금합니다.
A. 1. 전기의 흐름은 전하의 이동입니다. 전하는 + 전하와 - 전하가 있습니다. +, - 전하를 나누어 가지고 있는 것을 전원이라 합니다. + 전하가 있는 곳의 전위를 + 전위 + 전압이라 하고 - 전하가 있는 쪽이 - 전위 - 전압이라 합니다.
부하가 개방이 되어 있을 때에는 전원에서 개방이 되어 있는 곳까지 + 전하와 - 전하가 나누어 충전이 된 상태로 있다가 폐로가 되면 그 충전된 전하 + 와 - 가 + 전하는 전원의 - 전압, - 전하가 있는 쪽으로 -전하는 전원의 + 전압, + 전하가 있는 쪽으로 이동을 합니다. 그러면 이동이 된 전하는 전원의 전하와 반대의 전하이기 때문에 전원에서 그만큼 서로 결합이 되어 없어집니다.
이렇게 계속 전원 쪽에 있는 전하가 부하를 거쳐 서로 다른 전하가 있는 전원 쪽으로 이동을 하는 것이 전기의 흐름입니다. - 전하의 이동방향을 전자의 방향이라하고 + 전하의 이동을 전류방향 이라 합니다. 부하는 전하의 이동을 방해합니다. 부하가 전하의 이동을 방해 하기 때문에 +, -전하가 그 부하에서 에너지를 소모합니다.
전원에서 이동하는 전하는 부하에 의하여 정하여지고 그 전하만큼 전원에서 없어집니다. 이렇게 전하를 공급해주는 전원이 발전기나 축전지가 되는 것입니다. 중성선도 (전력선) 전압선입니다. 변압기 중성점에서 접지를 하여 대지의 전위가 같다는 차이밖에 없습니다.
2. 접지가 되어 대지로 흐른 전류(+전하)는 다시 전원 쪽 변압기로 되돌아갑니다. 단 그 전류가 흐르는 길이 정상적인 전선로가 아닌 비정상적인 접지, 땅을 통하여 흐르는 것입니다. 그러면서 전류의 흐름을 방해하는 곳에서 원하지 않는 일을 하여 화재, 폭발, 감전 등을 일으키게 됩니다. 하여 원하지 않는 일이 발생하지 않도록 접지를 하고 그 전류에 견딜 수 있는 접지선을 사용하는 것입니다.
Q. 5층에 차동식 감지기 고장이 나서 방재실 수신반에 화재 발생이라고 떴습니다. 그 오동작 난 감지기를 찾아서 제거하지 않으면 습식 스프링 쿨러가 터지나요?
A. 현재 건물들에 사용되는 스프링쿨러 설비는 대충 1.건식 2.습식, 3.준비작동식 4.일제살수식 이런 종류들이 있습니다. 이 중에 자동화재탐지설비 감지기와 연동되어 사용되는 종류는 3.준비작동식 4.일제살수식이고 이 중에 또 일제살수식은 구성이나 설계에 따라 연동이 되는 경우도 있고 안되는 경우도 있으며 보통 지하층에 많이 사용됩니다. 다음은 준비작동식인데 엄밀히 말하면 건식의 일종으로 동작원리가 각층 알람밸브라는곳까지는 평소에 가압수가 도달해있고 화재감지기가 a, b 중 한 개가 동작하면 경보만 둘 다 동작하면 밸브를 열어 가압수가 스프링쿨러 헤드 말단까지 도달됩니다. 여기서 헤드부분이 화재를 다시 감지를 해서 밀봉 부분이 터져야 최종적으로 물이 분사가 됩니다. 질문하신대로 감지기 오작동으로 구분된 a, b 두회로가 모두 동작되어도 가압수가 헤드까지만 도달할뿐이니 안심하셔도 될듯합니다. 복구는 각층 알람밸브에서 밸브를 잠그고 시험밸브 등으로 가압수를 빼주시고 다시 세팅한 후에 사용하면 됩니다.
Q. 단상과 삼상을 생각하다가 궁금한 점이 생각나서요. 단상은 말 그대로 단상인데 왜 선이 2개죠? 인터넷 검색해보니까. 한선으로 들어가고 한선으로 나가서 2개인 건가요? 이게 만약 맞다면 삼상은 어느 선으로 들어가고 어느 선으로 나가는 건가요? 만약 위 말이 다 틀린다면 단상과 삼상에 대해서 정말 간단하고 쉽게 알려주세요.
A. 단상 1Phase 2Wire 단상은 상이 한 개입니다. 선이 2가닥일 뿐이죠, 그리고 전기는 높은 전위에서 낮은 전위로 흐릅니다. 한선만 있으면 전위차가 없기 때문에 흐르질 못합니다. 그래서 높은 전위인 전압선(핫상)에서 낮은 전위인 중성선으로 흘러야 하기 때문에 선이 두 가닥이 필요합니다.
삼상은 선이 3가닥인데(3상4선식, 380V 기준) 각각의 위상차가 120도로 이것들이 서로 위상차가 높았다가, 낮았다가를 반복하므로 그 위상차(전위차)에 의해 전기가 흐릅니다. 그러므로 전기는 큰 위상에서 작은 위상으로 흘러가겠죠. 이걸 (RST)위상차 순으로 들어와서 역시 위상차 순으로 나간다고 표현합니다.
Q. 와이델타 기동 운전 시 y 결선으로 기동을 하면 투입전압이 380인 경우 220이 되고 기동전류는 1/3로 감소한다. 이렇게 알고 있는데요. 의문 1. y 결선에서는 상전류와 선전류는 같지 않나요? 어떻게 감소가 된다는 말인지? 의문 2. 380 모터에 220이 걸려도 아무 이상 없는지요?
A. 의문 1. 상전류와 선전류의 의미가 아니고 직입기동에 비하여 1/3배로 감소가 된다는 말입니다. 의문 2. 선간에는 그냥 전압 변화가 없습니다. 델타는 Coil에 선간전압이 걸리지만 Y에서는 Coil에 상전압(선간전압/√3)이 걸리는 것입니다. 운전을 할 때에는 문제가 생깁니다. 그리고 전압이 너무 낮으면 기동을 시킬 수 없습니다. 하지만 Y로 기동 할 때에는 짧은 시간이기 때문에 크게 문제는 없습니다.
Q. 피뢰기 제한 전압비는 제한전압 파고치/정격전압인데 정격전압은 18kV이면 제한전압은 어느 정도인가요
A. 국제 규격인 IEC를 보며 몰드변압기의 경우, 24kV일 때, 95BIL 또는 125BIL로 되어 있으며, 유입변압기는 150BIL로 되어 있습니다. 95와 125로 나누어진 기준이 설치환경에 따라 나누어져 있습니다. 일반적으로 유입변압기는 주로 옥외에, 몰드변압기는 주로 옥내에 설치하기에 제작사에서는 22.9kV일 때 95BIL을 적용하는 게 일반적입니다.
즉, 충격전압은 외부에서 강한 뇌써지 전압이 유입되었을 때 변압기가 견디는 정도인데. 몰드처럼 주로 옥내에 위치한다면 강한 뇌써지 전압이 유입될 가능성이 적으므로 BIL을 규격상에서 낮게 선정해 놓은 것입니다.
그러나 현실은 강한 뇌써지 전압이 유입된다면 유입이나 몰드나 변압기 사고는 무조건 발생합니다. BIL의 크기와는 상관없이 유입변압기가 강한 뇌써지 전압으로 인한 사고로 추정되는 경우가 많은 이유가 유입변압기가 옥외에 설치되다 보니 뇌써지 전압을 직접적으로 받은 경우가 많기 때문일 겁니다.
Q. 가정 단상 220V를 기준으로 중성선은 변압기2차 측에서 2종 접지하는데, 그럼 집안 세대 분전반에서 분기차단기 2차 측에서 메거링할때 2차 측 우측 선이 중성선이라고 한다면 이 선의 절연저항은 변압기에서 2종 접지하였으므로 그 영향을 받아 절연이 안좋아야하는게 사실 아닌가요? 핫상누전시 2차 측에서 서로 상을 바꾸어 결선하여 누전을 임시조치하는 경우가 간혹 있잖아요, 그런데 이중성선도 어느 정도 절연이 안좋으면 트립이 되나요? 핫상전선은 절연양호한데, 중선선의 절연이 안 좋아서 차단기가 트립되는 경우도 있나요? 스위치공통선(핫상)이 누전일 경우 스위치On/Off와 상관없이 차단기는 트립되잖아요, 그렇다면 등공통(중성선)누전시 에는 스위치 On/Off와 어떤 관계에 의해 차단기가 트립될수 있나요?
A. 중성선은 변압기 2차 측에서 2종 접지를 합니다. 차단기가 올라가 있을 경우에는 중성선과 접지는 변압기 중성점에서 Common이 되어 있기 때문에 절연이 0으로 나옵니다. 세대의 경우 중성선 절연저항이 높게 나타나는 이유는 차단기를 내리고 측정을 하기 때문입니다. 분전반에서 분기차단기 2차 측 Meggering을 할 때는 분기용 차단기를 Off하고 하여야 합니다.
Hot Line 누전 시 2차 측에서 상을 서로 바꾸어 임시조치가 되는 경우는 누전 정도가 심하지 않았을 경우입니다. 누전이 되어도 중성선으로 많은 전류가 흐르고 접지로 적게(감도전류 이하)로 흐르기 때문입니다.
Hot Line에서 오는 전류가 중성선으로도 흐르지만 절연이 좋지 않으면 접지선으로도 많은 전류가 흐르기 때문입니다. Off를 시키면 Hot Line에서 오는 전류가 차단이 되기 때문에 즉 전류가 흐르지 않기 때문이고 On을 시키면 S/W를 통하여 등으로 중성선과 접지선 으로 흐르게 되어 Trip이 될 수 있습니다. S/W는 필히 Hot Line 쪽에 설치가 되어야 합니다.
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