수식으로 표현 및 증명 가능한 전기 - 차단기 중성선이 끊어지면 안되는 이유

공지 : 이 글은 e-book "왕초보지침서 - 전기쟁이"의 내용입니다.
e-book을 판매중지하고 블로그에 그 내용을 순차적으로 공개할 예정입니다.

메인분전반 사진이다. 여기서 메인 차단기만 확대해서 보자

차단기의 레버 위치를 잘보면 RST 상은 전류에 크기에 따라 또는 혼촉시 차단되고 투입되고 하는데

N선은 그냥 부스바로 연결 되어 차단기가 내려가는 기계적 움직임에만 연결과 차단이 된다.


다른 사진을 보자

각상에 한류형 퓨즈들이 설치된 모습이다.

N선에는 왜 퓨즈가 없을까?

그것은 N선은 활선상태에서 절대 끊어지면 안되기 때문이다.

그럼 끊어진다면 어떤일이 발생할까?

이를 지금부터 수식으로 풀어 알아보자.


아래 그림과 같이 삼상전원에 삼상부하가 연결되있고

N선은 없다.


Y 는 어드미턴스라고 하는데 저항 R의 역, 즉 Y = 1/R 이다.

가 된다.

Y를 쓴 이유는 수식의 편리를 위해서이기도 하다.


중성점을 기준으로 부하 각상의 전위를 보면 a상의 Y의 경우

의

전위가 양단에 걸릴 것이다.

그것을 모든상에 적용하면

이 된다.

그리고 세상의 전류가 부하로 투입되고

돌아오는 선이 없으므로 전류의 합은 0이 될 것이다.

이를 위에 식에 대입하면

이를 전개하여

의 값을 구해보자

가 된다.

이제 우리는 중성점 전압의 식을 알았다.

이를 이용하여 부하가 불평형일 때 또는 평형일 때

중성점에 어떠한 값이 나오는지 계산해 보면 알수 있다.

그럼 먼저

각상의 부하가 10옴으로 동일하다고 가정하고

중성점전압을 구해보자

각 상전압 220V이고 위상각은 각각 0, 120, 240이다.

위의 중성점 전압식에서 분자만 먼저 풀어보자.

부하가 동일하다면

중성점 전압이 0이 될것이라는 것을 유추할수 있다,

분자가 0이 될것이기 때문이다.


정말 0이 된는지 계산해 보자.

즉 분자가 0이 되어

그 값은 0이 되고

우리의 예상처럼 부하가 평형일 때

중성점 전압은 0V 이다.


각 상의 전압도

a상,

Va - Vn = 220 - 0 = 220 해서

220V 정전압이 걸린다.


그럼 부하가 불평형일때는 어떻게 될까?

각상 부하가 각각 10옴, 20옴, 30옴이 걸려있다 가정하자

중성점 전압식에 의해

Vn 은 위와 같다.

공업용 계산기로 계산해 보면 바로 나오지만

하나하나 집어가보자.

식이 다소 기니 분자부터 계산해 보자.

각 항에 곱해진 220으로 묶어서 계산하자.

분자의 값을 알았으니 원식에 분모와 함께 계산해보자

이렇게 중성점에 전압이 유기된다.

각상의 걸리는 전압은 Va – Vn 인데

Vn 에 전압이 유기된다면

각상에 부하들은 어떤 전압이 걸리게 될까?


먼저 10옴에 걸리는 전압을 알아보자.

10옴에는 150v가 걸리고

20옴에는 250V 가 걸리고

30옴에는 275v 가 걸린다.


이렇게 증명되듯 중성점 단선시

불평형상태에서

과전압이 유기되어 기기가 손상된다.


만약 활선 상태서

한선씩 잘라 작업할 피할수 없는 상황이라면

N선을먼저 자르면 절대 안된다.

RST상 자른후 N선을 잘라야 한다.


사고를 예방하기 위해

전기차단후 작업할시라도 항상 N선은

제일 나중에 풀고 작업후 제일 먼저 결손하는 습관을 갖도록 하자.


그런이유로 N선엔 퓨즈가 없는 것이다.


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