단상 3선식

[수평선]

1.단상 3선식에서 불평형 부하시 중성선 단선 사고가 나면 전압상승이 일어난다고 하구요 경부하측 전위 상승이라고 나오네요..

단상이라는 말은 전압원이 하나라는 의미이고, 3선식이라는 것은 전압원으로부터 부하을 연결하기 위한 선이 3가닥이라는 의미입니다.

  

지금은 단상 3선식 공급 방식이 거의 사용되지 않지만 위의 그림에서 보는 바와 같이 L1-N, L2-N 간에는 100V,

L1-L2 간에는 200V가 출력되므로 100/200V 처럼 2 가지의 전압을 쓸 수 있다는 이점이 있습니다.

   

L1과 L2 선에 위의 그림처럼 부하가 걸렸다고 가정합시다.

여기서 경부하란 부하 쪽에 전류가 적게 흐르는 것을 의미하며 중부하는 부하 쪽에 전류가 많이 흐른다는 것을 의미하므로 I=V/R에 의해 합성저항이 2Ω 인 쪽이 1Ω인 쪽보다 전류가 더 적게 흐르므로 L1이 경부하, L2가 중부하 쪽에 해당합니다.

실무에서도 마찬가지로 위의 그림처럼 여러 개의 부하들이 병렬로 접속되어 있는 상태이기 때문에 부하를 많이 접속할수록 합성저항이 줄어든다는 점만 생각하시면 중부하와 경부하의 구분은 쉬울 것이라 봅니다.

위의 그림에서 전압원은 200V이며 중간탭에서 선을 뺐으므로 L1,L2는 서로 전압을 나눠가져 각각 100V씩 공급받고 있습니다.

그런데, 만약 중성선 N이 단선 사고가 나게 되어 N이 없어진 상태가 되면 어떻게 변하는지 봅시다.

  

N이 연결되지 않은 상태이므로 그냥 L1-L2 간에는 변함없이 200V가 계속 걸리게 됩니다.

그러나, L1,L2와 기존 중성선 간에는 직렬 저항에서의 전압 분압 작용에 의해

  경부하와 중부하의 합성 저항은 2+1 = 3Ω 이므로

  경부하에 걸리는 전압은 200*2/3 ≒ 133.33 V

  중부하에 걸리는 전압은 200*1/3 ≒ 66.66 V가 됩니다.

이처럼 단상 3선식에서 N이 단선되는 사고가 발생되면 L1과 L2의 부하의 차이에 따라

경부하 쪽에는 과전압이 발생되고 중부하 쪽에는 반대로 저전압이 발생됩니다.

기전력의 합은 각 직렬 저항에 걸리는 전압 강하의 합이라는 점을 기억하십시오.

2.불평형 부하시 중성선에 전류가 흐르므로 중성선에 퓨즈를 삽입하면 안된다고 나오구요..

그냥 말 자체가 이해가안되요.. 불평형 부하는 뭐 어떤거며 중성선에 왜 단선사고 나며,, 전압상승이 왜 일어나는지요 ㅠㅠ

  

중성선 단선 사고는 여타 사고와 다르지 않습니다.

공사를 하다가 실수로 끊어질 수도 있고 차량이 전주를 들이받아서 끊어질 수도 있고,

사고라는 건 언제나 어디서든 어떤 사고든 일어날 수 있다고 생각하시면 됩니다.

위의 그림에서 각 선로에 흐르는 전류를 계산해 보면

I1에 흐르는 전류는 100/2 = 50A

I2에 흐르는 전류는 100/2 = 50A 으로 서로 같습니다.

따라서 중성선 N은 전류의 방향이 서로 반대이기 때문에 결국 상쇄되어 0A가 흐릅니다.
(서로 다른 방향의 전류 흐름으로 인해 충돌이 발생한다고 생각하는것이 착각입니다. 서로 다른극성의 전자는 충돌하는 것이 아니고 상쇄하는 것이지요....)

이처럼 부하가 서로 거의 비슷한 상태를 부하가 평형을 이뤘다고 말하며,

다선식 배전 방식에서 각 선로간 부하 차이를 백분율로 나타낸 것을 부하 불평형률이라고 합니다.

그러니까 2 개 혹은 그 이상의 선로 부하들의 차이가 정해진 범위를 벗어나게 되면 부하 불평형이 발생했다고 합니다.

불평형 부하는 이와 같이 다선식 배전 방식에서 선로간 평형을 이루지 않고 있는 상태의 부하를 통상적으로 이르는 말입니다.

  

키르히호프 제1법칙(전류법칙)에 의해 분기되는 점에서의 전류의 대수합은 0이 되므로

I1 + I2 + In = 0

-In = I1 + I2

    =  25 +(-50)

    = -25

 ∴ In = 25A (I1과 부호가 같으므로 I1과 같은 방향으로 흐름)

위와 같이 L1과 L2의 부하량이 서로 다르게 되었을 때 그 차이만큼 N상에는 전류가 흐르게 되므로

퓨즈를 삽입하면 부하 불평형에 의해 퓨즈가 끊어질 수 있고 그렇게 되는 경우 첫번째 질문처럼

경부하 쪽에 과전압이 걸리게 되어 위험하므로 절대로 퓨즈를 삽입해서는 안 됩니다.

3. 공통중성선 다중접지 3상4선식 배선전로에서 고압측 중성선과 저압측 중성선을 전기적으로 연결하는 목적으로 고저압 혼촉시 수용가에 침입하는 상승전압을 억제하기 위함?

   

변압기의 층간 단락 등으로 인해 고저압 혼촉이 일어나면 위에서 보시는 바와 같이 고압 전원이 저압 측에 그대로 인가되며 그 크기는 혼촉점의 위치와 대지의 전위에 따라 좌우됩니다.

이 때 상승되는 전압의 크기를 알기 위한 이론적 계산 공식이 있지만 본 질문의 요지와는 크게 상관없으므로

생략합니다.

어쨌든 1차측 전압이 그대로 인가된다는 것은 인축에도 위험한 일이고 각종 기기의 피해가 발생되므로 이를 방지하기 위한 수단으로 공통 중성선 다중 접지 방식에서는 1차와 2차간 중성선을 전기적으로 직접 연결되어야 합니다.

이렇게 1,2차(고저압) 중성선간 직접 연결하는 경우 어떻게 달라지는지 아래의 그림을 보십시오.

위의 그림에서 보시는 바와 같이 R-N의 전압은

변압기 중간 탭에서의 전압과 같은 것이 되므로 1차 권선과 2차 권선의 권수비에 비례한 전압이 걸려,

즉 원래의 변압기가 가지고 있는 권수비에 의한 2차 전압이 걸리기 때문에 변압기 고장 등으로 인한 고저압 혼촉에 대해서 수용가측 피해를 방지할 수 있게 됩니다.

출처http://cafe.daum.net/jafa8853