전선의 허용전류가 충분한데도 케이블에서 전압강하가 크게 발생하는 이유는 무엇인가요?

Question

전기설비의 케이블을 선정할 때 부하전류보다 충분히 큰 허용전류를 가진 전선을 사용하면 문제가 없다고 생각하기 쉬운데, 실제 현장에서는 케이블 굵기가 충분한데도 말단 전압이 예상보다 낮아지는 경우가 있을 것 같습니다. 특히 배선 거리가 길거나 모터처럼 기동전류가 큰 부하에서는 이런 현상이 더 크게 나타날 수 있는지 궁금합니다. 케이블의 허용전류와 전압강하는 서로 다른 기준으로 봐야 하는 것인지, 현장에서 전압강하가 의심될 때 전원측과 부하측 전압을 어떻게 측정해서 판단하면 되는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

네, 케이블의 허용전류와 전압강하는 서로 다른 기준으로 봐야합니다. 허용전류가 충분하다는 것은 주로 케이블이 열적으로 견딜 수 있다는 뜻이고, 말단 전압이 적정한지는 케이블 길이와 저항·리액턴스, 부하전류를 따로 봐야 합니다.

배선 거리가 길어지면 도체 저항이 증가하므로 같은 전류가 흘러도 I×Z에 해당하는 전압강하가 커집니다. 그래서 허용전류가 충분한 굵기의 케이블이라도 거리가 길면 말단 전압이 낮아질 수 있습니다. 특히 모터는 기동 순간 운전전류보다 훨씬 큰 전류가 흐르기 때문에 기동할 때만 전압이 크게 떨어지는 현상이 나타날 수 있습니다.

또 단순히 케이블 길이만의 문제는 아닙니다. 차단기 접점, 접촉기, 단자대, 케이블 러그 등에 접촉불량이 있으면 그 부분의 저항이 커져 부하가 걸릴 때 추가 전압강하가 발생합니다. 이 경우 굵기는 충분해도 특정 접속부 때문에 말단 전압이 낮아질 수 있습니다.

현장에서는 부하를 실제로 운전한 상태에서 전원측 전압과 부하 단자전압을 동시에 또는 같은 조건에서 비교하는 것이 중요합니다. 전원측은 정상인데 부하측만 낮다면 중간 배선이나 접속부의 전압강하를 의심하고, 구간별로 차단기 전후·접촉기 전후·단자대 전후 전압을 비교하면 문제 지점을 찾기 쉽습니다.

특히 모터라면 정상 운전전압뿐 아니라 기동 순간의 최저전압도 확인해야 합니다. 무부하나 정지 상태에서 전압이 정상이라고 해서 기동 시에도 정상이라는 뜻은 아닙니다.

즉, 허용전류는 ‘케이블이 얼마나 많은 전류를 안전하게 흘릴 수 있는가’의 기준이고, 전압강하는 ‘그 전류를 긴 거리나 접속부를 통해 보낼 때 전압이 얼마나 떨어지는가’의 기준이므로 별도로 검토해야 한다고 이해하면 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

케이블의 허용전류와 전압강하는 서로 다른 기준으로 봐야 합니다. 허용전류가 충분하다고 해서 전압강하까지 작다는 뜻은 아니니깐요. 허용전류는 전선이 과열되지 않고 안전하게 흘릴 수 있는 전류의 크기를 보는 기준 입니다. 반면 전압강하는 케이블의 저항과 리액턴스, 길이, 전류 크기 등에 의해 결정이 됩니다. 따라서 같은 굵기의 케이블이라도 배선 거리가 길어지면 전압강하가 커질 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

케이블의 허용전류가 충분하다고 해서 전압강하까지 반드시 적정하다는 의미는 아닙니다. 허용전류는 전선에 흐를 수 있는 전류와 발열을 기준으로 보는 것이고, 전압강하는 전선의 길이와 굵기, 도체 저항, 부하전류 등의 영향을 받습니다. 특히 장거리 배선이나 기동전류가 큰 전동기에서는 기동 순간 말단 전압이 크게 떨어질 수 있습니다. 현장에서는 먼저 부하가 없는 상태와 부하 운전 상태에서 전원측 및 말단 전압을 각각 측정해 차이를 비교하는 것이 좋습니다. 기동 순간에만 전압이 크게 떨어진다면 기동전류와 배선 길이 등을 함께 검토하고, 정상 운전 중에도 지속적으로 전압이 낮다면 케이블 접속부의 저항 증가나 케이블 선정 자체의 적정성까지 확인해야 합니다.