변압기 2차측 중성선에 전류가 흐르는 이유는 무엇이며 어떻게 점검해야 하나요?

Question

삼상 사선식 배전설비에서 각 상의 전압은 정상이고 부하도 평소처럼 운전하고 있는데, 중성선에서 예상보다 큰 전류가 측정되는 경우가 있다고 합니다. 단상 부하가 여러 상에 나누어 연결되어 있더라도 상별 부하가 완전히 균형을 이루지 않으면 중성선에 전류가 흐를 수 있다고 알고 있습니다. 그런데 상별 부하 전류가 비슷해 보이는데도 중성선 전류가 크게 측정된다면 고조파나 배선 문제도 의심해야 하는지 궁금합니다. 현장에서 어떤 측정값을 비교해야 원인을 구분할 수 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

3상 4선식 배전설비에서 중성선에 큰 전류가 흐르는 이유를 크게 상별 부하 불평형과 고조파 전류로 구분 할 수 있습니다. 일반적인 단상 부하가 각 상에 균등하게 분배되어 있더라도 전자기기에서 발생하는 고조파 때문에 중성선 전류가 커질 수 있습니다. 컴퓨터, LED 조명, UPS 등 비선형 부하는 고조파 전류를 발생시키며, 이 성분들은 중성선에서 서로 상쇄되지 않고 더해질 수 있습니다. 현장에서는 먼저 각 상의 전류와 중성전 전류를 동시에 측정해 부하 불평형 여부를 확인해 보고, 중성선 단자의 풀림이나 접촉 불량, 배선 결선 오류, 다른 회로와의 중성전 공유 여부도 점검해 봐야 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

3상 4선식에서는 부하가 비슷해 보인다고 하더라도 중성선에 큰 전류가 흐릅니다. 이것은 상별로 전류가 미세하게 불균형하거나 비선형 부하에서 발생하는 구조파 때문이죠. 이게 중성선으로 합쳐지기 때문입니다. 왜냐하면은 전자 기기나 인버터 같은 부하에서는 특히나 제3고조파 전류가 서로 상쇄되지 않습니다. 그리고 중선선으로 고스란히 모여서 더해지죠.

그래서 이럴 때는 클램프미터로 각 상의 전류를 측정할 뿐만 아니라 중선선의 전류까지도 측정을 해서 크기를 비교해 봐야 됩니다. 만약 상별로 전류 차이에 비해서 중성선 전류가 유독 크다면 고조파 문제일 가능성이 높습니다. 그럴 때는 고조파 측정 장비로 파형을 확인해 보시거나 배선이 잘못 꼬인 곳이었는지 차례대로 짚어 보시면 좋겠습니다.

Answer 3

안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.

전기들이 완벽히 균형을 이루지 못하거나, 컴퓨터·LED 같은 기기에서 나오는 찌꺼기 전류(고조파)가 중성선으로 모여 합쳐지기 때문입니다 각 상의 전류와 중성선 전류를 재어보고 고조파 측정기로 확인하면 원인을 찾을 수 있답니다

Answer 4

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

삼상 사선식 배전설비의 중성선 전류는 각 상 전류의 벡터 합으로 결정되며, 상별 부하가 불균형하면 중성선에 전류가 흐를 수 있습니다. 먼저 각 상의 전류를 같은 조건에서 측정하고, 부하 종류와 상별 분배 상태를 확인해야 합니다. 단순히 전류의 숫자가 비슷하다는 이유만으로 균형 상태라고 판단하기는 어렵습니다. 비선형 부하가 많은 회로에서는 특히 3차 고조파와 그 배수 성분이 중성선에서 합산될 수 있어 상전류가 비슷해도 중성선 전류가 크게 나타날 수 있습니다. 따라서 필요하면 고조파 측정 기능이 있는 전력분석기로 전류 파형과 고조파 함유율을 확인합니다. 중성선 단자의 발열이나 접속 불량 여부도 점검해야 하며, 중성선을 임의로 분리하면 부하 전압이 비정상적으로 변할 수 있으므로 반드시 안전 절차와 설비 기준에 따라 점검해야 합니다.