3상 R,S,T 불평형

[이매진]

3상 R,S,T 불평형

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3상 R,S,T 불평형

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벗꽃이완연한 봄 4월입니다.

가장으로써 점수딱기좋은 게절이죠.

바뿐 업무로 피곤하겠지만 하루정도 시간내어 가족동반 벗꽃구경 하면서 가장으로써 집안에 신경쓰는 가장임을 각인시켜 주기 좋은 계절입니다...ㅎㅎ 

이번 Posing은 3상 4선식의 불편형에의한 부작용 을 정리해봅니다.

1.3상4선식의 RST상.

 ▶상표시 R, S, T....?

  3상(相, phase)을 표시하는 기호는  ABC, RST,UVW 등등 나라마

  다 다양합니다.

  이러한 기호는 특별한 의미가 있는 것은 아니고 일련으로 된 알

  파벳을 편의상 붙인 것입니다.

  우리는 통상 R.S.T로 나타내고 있으나 이것은 일본식이고 국내의

  내선 규정에서의 상 표기는 A,B,C로 하고 있으며 미국도 A,B,C로

  나타내고 있습니다.

  3상유도전동기의 결선에는 Y결선과 △결선이 있는데 이때 선번이

  u,v,w,x,y,z 또는 1,2,3,4,5,6으로 된 6개의 리드선이 나오는데 

​  x,y,z(또는 4,5,6)를 같이 묶으면 Y결선 이 되고, u-z(1,6),v-x

  (2,4),w-y(3,5)를 묶고 단자를 내면 델타(△)결선이 됩니다.

▶3상4선식은 3상 3선에 접지선(N)이추가되어 4가닥의선을 말합니

  다.

  3상 380V의 동력과 220V단상을 동시에 쓸수있는 장점이 있습니다.

 국내 배전 선로는 3사4선식 22,900V~ 13,200V입니다.

1)3상3선식  

  3상3선식은 R,S,T 3개의 전원을 말하며, 3상3선식은 저압의경우

  어느선끼리 측정하여도 220V가 나오게되며, 고압의경우 110V가 나

  오게됩니다.

▶전압(V) 3상3선식

   R - S = 220V

   S - T = 220V

   R - T = 220V

※ R,S,T = 3상 3선

2)전압(V) 3상 4선식

  3상3선에 접지선(N)이 추가되어 4가닥의전원을 3상4선식이라합니다.

  R - S = 380V

  S - T = 380V

  R - T = 380V

  R - N = 220V

  S - N = 220V

  T - N = 220V

※ 3상4선식은 N상(NEUTRAL)이 있어 220 /380V겸용으로 사용할수있

   습니다.

 ▶동력과 단상을 동시에 사용 할 수 있는것입니다.

3상 4선식은 3상부하가 없더라도 단상부하를 R,S,T상에 적절하게 분배 (부하분리)할수있어 전기를 효과적으로 사용할수 있습니다.

▶3상4선식은 왼쪽부터 차례로 R,S,T,N 으로 구분됩니다.

  N상은 평형부하 일때 전류값이 0A이지만 상간부하 불평형이 생기

  면N상에도 불평형 전류가 흐르게됩니다.

▶부하불평형이 심하게되면 N상의전류도 증가하게되며 이는 차단기의

  과열,트립, 혹은 N상의 전선과열등을 이르켜 소손화재등의 위험이

  될수도 있습니다.

  통상 부하 불평형율은 10% 이하가 되어야 안전합니다.

▶off.될때 N상은 접점이 늦게 떨어져야하며, on될때는 반대로 접점

  이R,S,T상보다 먼저 붙어야 안전합니다.

  0FF시 접점이 늦게 떨어져야 상간전압이  단상부하로 인가되지않

  아 부하가 보호되기 때문이고, ON될때 역시 미리 접점이붙어 이상

  전압을 방지하기위함 입니다.

 3)3상4선식 R,S,T 상불평형 
▶삼상으로 공급되는 선로에서 단상부하의 사용에따라 각상에 부하

  가 균일하게 걸리지 않는것입니다. 

▶불평형은 3상4선식,3상3선식에서 발생하며 불평형율 계산식은 아

  래와 같습니다.  

-.삼상 불평형율(%) = {(각 선간에 접속되는 단상부하 총설비용량의

  최대와 최소의 차)/(총부하설비용량의 1/3)}×100  
-.가정에서는 단상 세탁기나 텔레비젼, 냉장고 등을 사용하여 부하

  가 균등하게 분포되기 어렵습니다.

  ​이런 불평형은 손실의 요인이기도 하여 최소화 하려고 노력합니

  다.
-.배전선로의 불평형율은 삼상의 경우 30%이하, 이하로 규정하고 이

  내로 유지하고 있습니다

4)전류 불평형공식

 (최대전류와 최소전류의 차) ×100/ (평균전류)

​ 예)R상 100A, S 상 90A, T상 80A 이라고 했을 때, 불평형률은

   22.2% 입니다.

5)불평형 원인과 개선방법

▶3상의경우 전류 불평형률이 일시적으로 30% 이상 초과해도 즉시

  문제가 발생되는것은 아니지만, 이런상태가 게속되면 차단기를 통

  하여 흐르는 전류를 비효율적으로 사용하고있다고 볼수있습니다.

  사용 설비가 3상설비라면 전류가 비숫하기때문에 불평형도 0에 가

  까울수있으나 단상부하가 많다면 전류가 한쪽으로 쏠림현상 으로

  R,S,T상중 쏠림이많은 상에 부하로 과전류가 발생 차단기가 떨어

  지거나 화재가 발생할수도 있습니다.  

  이런경우 3상 차단기 밑에 있는 단상 차단기들의 2차측 전선을 바

  꾸는 것을 통해 불평형률을 개선해 나갈 수 있습니다.  

▶메인분전반 보다는 말단 부하가 있는 분전반에서부터 불평형률을 

  개선시켜나가야 하며, 그렇지 않고, 메인분전반 전선을 바꿨다가

  는 자칫삼상 모터가 있는 경우, 역상 등의 문제가 발생할 수도있

  습니다

▶부하가 걸려서 흐르는 전류를 분리할 시 아크가 발생하기 때문에,

  반듯이기를 내리고 바꿔야 하며,  허용전류가 같은 차단기로 것으

  로 교체해야 되며, 허용전류를 초과하면 배선전선과 맞지않아  화

  재의 위험 있을 수있습니다.

​2.3상 4선식의 중성선과 접지선

▶중성선(Neutral line,N상)이란 단상3선의 경우나 3상 교류 계통에

  서 변압기를 Y결선하는 경우에 그 중성점에 접속되는 전선(인출한

  선)을말합니다.

  배전계통에서는 일반선(R, S, T 또는 A, B, C ) 사이의 선전압 이

  외에 일반선과 중성선(N) 사이의 전압, 즉 상전압의 사용이 가능

  하며 선전압은 동력용으로 사용하고, 상전압은 전등용으로 하는것

  이 일반적입니다.

  예컨대 380/220 3상4선식 공급방식의 경우 R과 S, 또는 R과 T ,S

  와T등 상선을 이용하는 경우 380V의 전압이,R과 N, S와 N, T와 

  N을 연결하는경우 220V 전압을 사용합니다.

▶접지선(Earth wire)은 대지의 접지극과 연결된 선을 말합니다.

  부하에 전류를 공급하지 않고 대지와 등전위를 목적으로 하고 있

  으며 정상적인 전기회로 이외의 누설전류 등을 대지로 귀로시켜

  인축을 전격으로부터 보호하기 위해 시설하죠.

▶중성선은 정상상태에서는 전류가 흐르지 않는 접지선과 달리 일반

  적인 경우 전기회로의 일부로 전기회로를 구성하고 있으며 상시

  전류가 흐르는 상태 즉 통전 상태를 유지합니다.

  중성선에는 상전류의 20%이상의 전류가 흐르지 않도록 규정하고

  있습니다.

​問 ) 3상4선식에서 전력 구하는 방법

3상4선식 분전반에서 훅크온메타로 R,S,T,N상 전류를 측정한 값이 20A, 15A, 22A 라고 할 때 1시간 사용시 전력량 구하기

答)3상4선식 은  단상 220V가 3개로 구성되며,N선은 해당없고  

   R,S,T의 값만 계산합니다.

  불평형시 단상으로 계산하는 것이 정확합니다..

P1(단상전력)=E(상전압)×I(상전류)×역률의 식에서

(역률은 1로 계산함)

①20×220=4,400(W)

②15×220=3,300

③22×220=4,840   이므로

3상 전력의 합(P3)은 4400+3300+4840=12540(W)

W(전력량)=P3×h의 식에서

=12,540×1(시간)=12,540(Wh)=12.5(kWh)입니다.

만약  P3=√3×V(선간전압)×I(선전류)×역률 로 계산한다면

우선 R,S,T의 평균값을 구한 후 식에 대입합니다.

20 + 15 + 22의 합은 57이므로 3으로 나누면 19A 입니다.

P3=√3×V(선간전압)×I(선전류)×역률 의 식에 대입하면

=1.732×380×19×1 = 12505(W)

W(전력량)=P3×h의 식에서

=12,505×1(시간) = 12,505(Wh) =12.5(kWh)입니다.

※피크전류로 계산할수도있으며 그값은 평균 19A, 보다큰 22A로 계산 하게되면 약 14.48(kWh)

(問)

​  새로 설치하는 380V 전압에서 단상 220V 사용하기위한 결선 방법.

答)

 삼성 380V에서 220V사용하려면 변압기를 사용할 수도 있으며 분전

 반에서 R.S.T중 한선과 N상에 한가닥씩 물려주면 220V가 됩니다

 R S T중 각(R + S, S + T, T + R)각한선씩 두선을  물리면 

 380V(선간전압, 동력용)이 됩니다.

단, 3상 4선식이 아니고 3상만 들어와 있는 경우 상황이 달라집니다.

이런 경우엔 380V에서 220V로 변환해 주는 다운트랜스를 사용하셔야 합니다.

問)

현재 건물에 3상 380V가 들어 오는데 R.S.T에 흐르는 전류를 측정한 결과 아래와 같이 흐르고 있습니다.

전체 전류량은 얼마인가요? 

 R-S = 10A

 S-T = 20A

 T-R = 30A

答)이렇게 상별로 3상 380V 공급된다면 문제 가 심각하며 극히드문

   경우이며 전류 불평등으로 상간 전류가 10% 이상 차이가 나므로

   전기세도 만만치 않습니다.

   계산공식은 : 전력량= √3×380×역율×전류 입니다.

   위수치(A)경우 계산 은 평균치20A 로 계산 할수 는 있으나  3상

   경우 3상 4선식 R,S,T,N 으로 하기 때문에 부하결선(사용설비) 

   에 따라 불평등이 나는것은 부하를 분리하여 맞추는것이 현실적

   일것 같습니다.

問)3상4선식 누전관련 질문                                     
  누전차단기 트립안된 이유가 궁금합니다.

  건물전열설비용 분전반안에 220V콘센트용 누전차단기(20A 15mA)

  트립이 발생했습니다.

  메인 3상4선식 선로에서  R상과 N상이 누전차단기 1차측이며 2차

  측부하로는 컴퓨터 프린터 무전기충전기가 연결되어 있습니다.

▶현상

①누전차단기트립,누전차단기 재투입 ☞누전차단기트립☞ 2차측선 분

  리후 절연저항 측정

②측정결과 R상(거의 0mΩ) N상(거의 0mΩ)☞2차측선 재결선☞누전

  차단기 투입,

③누전차단기 트립안되고 투입됨☞5시간 지났으나 트립안됨

-.접지랑 저항이0mΩ 누전차단기 트립이 안되지"하는 의문점 발생

①후쿠메다로 전류측정 ☞측정결과 R상 6.1A), N상(6.3A) 후쿠메다

  클램프안에 두선(R상과 N상) 넣고 측정(누전검출)

②측정결과 0A

▶첫번째 의문점 어떻게 R상 전류가 N상 전류보다 작게 나올까?

​  설비불평형 이건 선전류가 불평형하다라고 이해하고 있는데 이것이

  N상 전류에 영향을 주는가?

▶두번째 의문점 후쿠메다로 R상과 N상 각각 측정했을시 0.2A의 차

  가 있는데 두선묵어 측정한결과가 왜 0A일까?

  추가로 누전차단기 원리는 R상선과 N상선의 전류의 차가 있으면

  동작한다 (벡터합이 0이 아니므로) 인데 실제 이 두선은 차이가있

  다.

​  누전차단기 감도가 15mA인데 0.2A의 차가있어도 동작안한다 ?

答)

①차단기의15mA는 누설 전류양을 말합니다.

②20A차단기에는 정격감도 전류가있고, 정격 부동작 전류가 있습니

  다.

③정격감도전류는 그감도전류치 이상되면 차단기가 0.03초이내 떨어

  져야 한다는 것이며, 부동작전류는 그 전류치 이하일때 차단기가

  트립 되지않는다는것을 말합니다.

④위 15mA는 정격부동작 전류를 말하는 것이며, 30mA(0.003A)이상의

  전류가 누설될시에 트립되며,트립안되면 차단기가불량이겠죠.

⑤정격 부동작전류 15mA가있는 이유는 만약 15mA(0.0015A)이하에 동

  작된다면 차단기는 매일 차단되야 한다고보며, 이유는 전선의 절

  연저항에 의해 미세한 전류가 누설되고있기 때문입니다.

​⑥3상이든 단상이든 4선,2선 모두 후쿠메다 통과시키는게 ZCT 영상

  변류기이며, 단상인경우 N상과 R상 모두 후쿠메다에 통과시키는게

  맞습니다

⑦후크메다 통과시 0A 이므로 누설전류가 없죠

  R상과 N상의 수치는 틀리다는것은 측정치 동시간에 한것이 아니고

  순차적으로 할경우 시간차가 생기며 사용부하는 시시각각 달라지므

  로 시간차에 따라 달라지기 때문에 후쿠메타 두개로 동시 측정하

  면 일치할것 으로 보입니다.

⑧메가측정시 OM옴인데 왜 안떨어질까 ?

  차단기 차단시키고 부하측 콘센트 다 개방한 상태에서 측정하면

  아마도 500M옴 이상 나올것같은데,아마도 측정 오류인것 같습니

  다.

⑨불평형 부하는 단상에서는 일어나지 않고, 3상 이상의  전력계통

  에서일어납니다.  

問)

  3상4선식 분전반 에서 n상 전류?                    

  분전반에 3상4선식 380/220 에서220V 단상전원을 사용하고 있습니다.

  R상 S상 T상 N상 에서....

  R상 단상 부하가 30A이고
  S상 단상 부하가 20A이면

  N상에는 부하가 얼마나 걸리나요?

答)

 우선 T상에 얼마나 흐르는 것인지요?

 원래 N상은 각 전압상의 전류가 동일하면 흐르지 않습니다.

 N상은 전압상이 아니기 때문에 전류가 흐르는 것이 아니지만 각상

 의 전류가 불평형이 생길 때 전류가 흐릅니다.

 N상에 많은 전류가 흐르면 그만큼 각상의 불평형이 크다는 의미입

 다. 

 내선규정에서는 3상4선식의 경우 불평형을 30%이하로 할것을 규정

 하고있습니다.

 N상의 전류는 현장에서 반듯이 계산할 필요는 없습니다.

그냥 훅크메타로 N상의 전류를 체크하면 됩니다.

問)

 삼상380V누전차단기 에서 220단상 (R N S N T N)부하걸면 누전차단

 기가 트립됩니다.

 3상4선식 누전차단기에는 220V단상(R N S N T N)부하걸어도 되나

 요.

答)

 3상 4선식 380V전기를 쓰면서  단상(RN SN TN 결선)으로 220V를 

 많이사용합니다.

 즉, 3상4선식은 220/380V 겸용입니다.

 3상 차단기는 배선용으로달고 단상 차단기는 누전차단기로 답니다.

 이유는 어떤 단상부하에서 누전이되면 해당하는 단상누전 차단기만

 떨어져야 하는데 메인차단기 즉 3상 차단기가 떨어지기 때문입니

 다.

 220V차단기를 모두 내리고 메인 차단기를 올려보세요.

 그래도 떨어지면 메인차단기 문제며,안 떨어지면 단상차단기를 하나

 씩 ON시킬때 떨어지는(OFF) 단상부하가 있다면 그쪽 부하에 문제 

 있는것으로보고 확인해 봐야합니다.