2022. 1. 15. 15:43ㆍ전기공부/전기상식
24. 3상 4선식 선간전압, 상전압의 이용(110,220,380V)
우리나라에서는 배전 방식으로 3상4선식을 가장 많이 사용한다.
3상 4선식을 보면 보통 변압기 1차측에 델타결선, 2차측이 와이결선을 많이 사용한다.
와이결선에서는 선간전압과 상전압의 크기가 다른데 어떻게 다른지 알아보고
3상 4선식은 (220V,380V) 또는 (110V,220V)로 사용하는데 어떤 점에 주의해야 하는지 알아보자.
1. 와이결선에서 선간전압은 상전압의 루트3배
2. 3상 4선식에서 선간전압, 상전압의 사용 (220V, 380V)
3. 3상 4선식에서 선간전압, 상전압의 사용 (110V, 220V)
1. 와이결선에서 선간전압은 상전압의 루트3배
3상 4선식에서는 보통 변압기의 1차측에 델타결선을 사용하고 2차측에는 와이결선을 사용한다.
변압기 2차측을 보면 결선은 와이모양으로 되어 있고 내부에 코일이 있음을 볼 수 있다.
와이결선에서 3개의 전력선 R,S,T가 나오게 된다.
그리고 1차측의 델타결선과 2차측 와이결선이 맞닿으면 큰 사고가 발생할 수 있기 때문에 와이결선 중심의 중성점에 2종접지를 하고 있고 중성점에서 중성선 N이 나오게 된다.
와이결선에서는 상전압과 선간전압의 크기가 다르다.
와이결선을 펼치면 오른쪽과 같이 그릴 수 있다.
코일쪽 전압이 상전압이고 선끼리의 전압이 선간전압이다.
상전압과 선간전압을 벡터적으로 표현해보면 다음과 같이 표현할 수 있다.
상전압 V(A)의 크기를 1이라고 한다면 선간전압 V(AB)의 크기는 눈으로만 봐도 1보다 큰 모습을 볼 수 있다.
삼각비를 이용하며 V(AB)의 크기를 구해보자.
30도,60도를 포함한 직각삼각형에서 빗변의 길이가 2라면 아랫변의 길이는 루트3이고 높이는 1이 된다.
와이결선에서도 똑같이 적용해보면 상전압 V(A)의 크기가 1일 때 선간전압 V(AB)는 루트3의 길이를 가짐을 알 수 있다.
즉 상전압에 루트3을 곱하면 선간전압의 크기가 됨을 알 수 있다.
변압기 2차측으로 들어온 와이결선의 상전압이 220V라면 선간전압은 380V가 된다.
2. 3상 4선식에서 선간전압, 상전압의 사용 (220V, 380V)
이렇게 변압기 2차측의 와이결선에서 나온 R,S,T,N은 분전함의 배선용차단기로 들어간다.
(1) 상전압 이용
베선용차단기를 통과한 R,S,T,N 중 전력선 하나와 중성선 하나를 빼오면 상전압 220V를 사용할 수 있다. 예를 들어 (R과N), (S와N), (T와N)을 뽑아서 단상2선식으로 사용하면 220V를 정격으로 사용하는 기기들을 작동시킬 수 있다.
그림에서는 T와 N 두 개의 선을 뽑아서 220V 전등을 동작시키는 것을 확인할 수 있다.
(2) 선간전압 이용
선끼리의 전압을 이용하면 380V의 기기 또한 동작시킬 수 있다. 보통 우리나라에서는 힘이 좋은 380V 유도전동기를 많이 사용한다.
배선용 차단기를 통과한 R,S,T 3개의 전력선을 뽑아서 선간전압을 이용하면 380V 3상 유도전동기 또한 동작시킬 수 있다,
3. 3상 4선식에서 선간전압, 상전압의 사용 (110V, 220V)
위에서 본 (220v,380v)의 3상4선식 배전반은 수변전설비를 담당하거나 일반 공장이나 빌딩에서 분전함을 접했던 사람은 익숙할 것이다.
그런데 같은 3상 4선식인데 (110V, 220V)로 사용하는 경우가 있다.
110V의 부하기기나 220V짜리 유도전동기를 사용할 수 있다. 흔하지 않은 전압방식이긴 한데 잘 모르고 작업하다가 안전사고 발생가능성이 있으므로 알아둬야 한다.
일단 기본적인 원리는 3상4선식 (220v,380v)와 모두 같다.
변압기 1,2차측이 델타, 와이결선인 것도 같고
선간전압이 상전압의 루트 3배인 것도 동일하다.
다만 변압기에서 상전압이 110V이기 때문에 선간전압이 220V가 된다.
그러므로 R,S,T 3상 선간전압을 끌어오면 220V 3상유도전동기를 사용할 수도 있고
(R-N), (S-N), (T-N)의 상전압을 끌어오면 110V의 전등 전열 등의 부하를 사용할 수 있다.
여기서 주의할 점으로 (R-S), (R-T), (S-N)의 전력선 두 개를 끌어와서 220V의 전등, 전열등의 부하에 연결하기도 한다.
이 부분을 왜 주의해야 하냐면 이 경우 전력선을 두 개 끌어오기 때문이다.
일반적으로 쓰는 3상4선식 배전반이 (220V,380V)인데 여기에서는 220V 부하를 동작시킬 때 전력선 하나와 중성선을 하나 쓴다.
여기에 익숙한 사람은 220V 전등,전열을 쓰고 있으면 전력선과 중성선이 하나씩 연결되어 있는 것으로 착각할 수 있다. 그래서 차단기를 내리지 않고 스위치만 내리고 작업할 수가 있는데 이런 경우 감전, 낙상 등 큰 사고로 이어질 수 있기 때문에 위험하다.
그래서 3상 4선식이라고 (220V,380V)라고 확신하지 말고 작업하기 전에는 항상 배전반 및 전압 상태 등을 정확히 확인하는 게 중요하다.
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