전기설비의 고조파 전류가 중성선에 과도하게 흐르는 이유는 무엇인가요?

Question

전산장비와 LED 조명, 인버터 등 비선형 부하가 많은 전기설비에서는 고조파 전류가 발생할 수 있습니다. 특히 일부 고조파는 중성선에서 서로 상쇄되지 않고 합쳐져 중성선 전류가 예상보다 커질 수 있습니다. 이러한 현상이 발생하는 원리는 무엇이며, 전기설비를 점검할 때 어떤 사항을 확인해야 하나요?

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

비선형 부하에서 나오는 3고조파는 위상이 같아서 중성선에서 상쇄되지 않고 더해집니다. 사실 정상적인 3상의 전력은 3선의 전류가 서로를 지워줍니다. 그래서 중성선에 전기가 거의 흐르지 않아요. 하지만 3고조파 성분은 서로 더해지면서 중성선으로 그들을 몰리게 됩니다. 그래서 상전류보다 더 큰 전류가 중성선에 흐르면서 과열을 일으키는 거죠.

그리고 점검을 하실 때는 클램프미터로 중성선 전류를 재서 상전류보다 높지 않은지 확인해야 됩니다. 왜냐하면은 중성선이 전열로 인해 녹아내리면 합성이나 화재 위험이 생기죠. 그러니 배전반 단자대의 변색이나 발열을 살피시고 필요하면 중성선에 굵기를 늘리거나 필터를 달아 주셔야 안전하겠습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

전산장비, LED 조명, 인버터와 같은 비선형 부하에서는 고조파 전류가 발생하며, 특히 제3고조파와 같은 영상분 고조파는 3상 전원에서 서로 상쇄되지 않고 중성선에 합쳐지는 특성이 있습니다. 이로 인해서 각 상의 부하전류가 크지 않더라도 중성선에는 예쌍보다 큰 전류가 흐를 수 있습니다. 점검 시에는 중성선 전류와 고조파 함유율, 상별 부하 불평형, 중성선 및 단자 접속부의 발열 여부를 확인해야 합니다. 또한 중성선의 허용 전류와 케이블 굵기가 고조파 전류를 충분히 감당할 수 있는지도 검토가 필요합니다.

Answer 3

안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.

전산장비같은 비선형 부하에서 발생하는 제3고조파성분들은 3상교류에서 서로 상쇄되지않고 중성선으로 합쳐지기 때문에 중성선 전류가 예상보다 크게 흐르게 됩니다

그래서 중성선 과열이나 절연이 열화되어 문제가 발생할수 있습니다

점검시에는 클램프 미터로 중성선의 실제 전류를 측정하여 규정에 맞는지 봐야합니다

Answer 4

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

3상 4선식 전원에서 3배수 고조파인 제3·9·15차 성분은 각 상에서 중성선 방향으로 동상으로 흐르기 때문에 서로 상쇄되지 않고 합산될 수 있습니다. 이로 인해 상전류가 크지 않아도 중성선에 과도한 전류와 발열이 발생할 수 있습니다. 점검할 때는 중성선 전류와 상별 전류, 고조파 함유율 및 단자 온도를 측정해야 합니다. 고조파가 심하면 부하 분산과 중성선 용량 검토, 고조파 저감장치 적용 등을 검토해야 합니다.