전기박사의 ‘現問賢答’

중성선 끊긴 상태에 부하 중성선 만지면 절대 안돼

Q. 모터 관련 질의응답을 보다 궁금증만 더 쌓여서 이렇게 질문 드립니다.

1. 메거로 외함과 모터선을 측정하였을 경우 무한대가 나오면 절연이 굉장히 좋다는 뜻인가요?

2. 메거로 외함과 모터선을 측정 시 전압별 절연저항 기준치 이하가 아니면 아직은 모터가 쓸만 하다는 얘기인가요? (이 질문의 요지는 ‘모터관련 질문과 답을 보면 얼마의 M이 측정이 됩니까’ 라고 물었을 경우, 상간 저항치 불균일이 없거나 절연저항값 이상이면 정상이라고 하는데, 측정방법은 1번 질문과 같은 것인지 다르게 측정하는 법이 있는지요)

3. 이제는 코일 간 선끼리 측정 시 한 뭉치(1번, 4번)(2번, 5번)(3번, 5번) 1과 4번을 측정 시 당연히 도통이겠죠. 예를 들어 1번이 감겨져 있는 코일의 선과 다른 뭉치의 선과는 절대 저항치가 나오면 안되는 건가요? 나온다면 절연파괴인가요?

4. 마지막 질문인데요. 측정한 모터의 절연측정 시 0.4MΩ이 나옵니다. 불균형은 없습니다. 사용 가능한 거 맞죠. 근데 암페어 측정 시 각 상간(R=16, S=12, T=6) 가 나오는데 이거는 정말 잘 모르겠네요.

A. 첫 번째 질문 답변: 절연이란 뜻을 알아야 합니다. 절연이란 연결이 되지 않도록 자른다는 뜻으로 전기가 흐르지 않도록 하는 정도를 말합니다. 무한대란 전기가 흐르지 않도록 하는 정도가 무한대로 좋다는 얘기입니다.

두 번째 질문 답변: 기준은 그렇습니다. 지락시 누설전류가 1mA 이하가 되도록 규정을 한 것입니다만 꼭 그런 것만은 아닙니다. 모터 내에 물이 들어가도 양이 적으면 코일 자체가 절연이 되어 있어 어느 정도 절연이 좋게 나올 수도 있습니다. 그러나 그 상태에서 운전을 하고 시간이 지나면 그냥 지락으로 모터가 소손이 될수도 있습니다.

세 번째 질문 답변: 서로 다른 코일 간에는 내부에서 결선을 하지 않는 한 저항이 나오면 당연히 안되지요. 운전을 하였던 모터라면 당연히 절연 파괴이고 새 모터라면 제작불량에 의한 절연불량 또는 오결선 등이겠지요.

네 번째 답변: 모터 선간 저항을 측정해 보세요. 코일이 내부에서 1개가 단선이 된 것 같네요.

Q. 3상 380V 4p차단기 N상에 손대면 감전되나요? 궁금한데 죽을까봐 실험도 못 해보겠고, 3상 한선과 N선 연결하면 220V 나오는데 감전이 될 것 같기도하고, 그리고 혹시 감전이 안된다면 일반가정에서 사용하는 220v 두선중 1선도 감전이 안 되고 1선만 감전이 되나요?

A.대지와 중성선 간의 전압은 중성선에 흐르는 전류와 선로가 가지고 있는 저항과의 관계에 의하여 발생이 됩니다. 이론적으로는 중성선의 굵기도 전력선 굵기의 70% 이상으로 하기 때문에 저항이 크지 않습니다.
380V의 회로라면 중성선에 전류가 아주 많이 흐른다 하여도 전압은 크지 않을 것입니다. 전압은 I×R이므로 실제 감전사고까지는 발생하진 않을 것입니다. 그래서 우리 가정집에서 사용하는 220V의 단상 전원중 1선인 중성선은 우리가 전기가 안통하는 선이라고들 흔히 말을 합니다. 하지만 변압기의 중성선을 일부러 만지는 그런 전기쟁이는 없을 것입니다. 그리고 중성선이 끊어진 상태에서 부하의 중성선은 절대적으로 만지면 안됩니다. 또 전압이 높은 고압에서는 위험 할 수 있습니다.

Q. 단상 220V 히터 3개를 델타 결선해서 사용하고 있습니다. 후쿠메타로 전류치를 측정해보니 RS 상은 전류가 정상치로 측정됩니다. 그러나 T상은 전류값이 거의 나오지 않습니다. 정격전류가 87A인데요.
1. 히터 하나가 단선돼서 이런 걸까요?
2. 이렇게 계속 사용해도 별문제가 없을까요?

A.히터의 용량이 얼마인지? 정상치의 전류는 얼마인지? 정격전류 87A가 1개의 전류인지? 질문 시 기본적으로 상기내용 중 하나는 있어야 합니다.
문제는 아래 2가지로 추정이 됩니다. 만약 히터 정격이 단상 220V에 87A라면 히터가 2개 나간것(T상에 연결된 것)이고 그것이 아니면 히터는 이상이 없고 T상 전원 퓨즈 등이 나가 단상전원이 들어가는 것입니다. 히터 하나가 나가도 전류는 3개가 나옵니다. 열량만 충분히 나오면 문제는 없습니다.

Q. 보통 전기장판, 온돌판넬, 히터, 돼지꼬리 등에서 단락이 나지 않고 열이 나는 이유는 왜일까요? 얼핏 듣기로는 자속이 쇄교돼서 그런다고 하는데, 무슨 말인지 잘 모르겠네요. 답변 주시면 감사하겠습니다.

A. 열선의 절연 때문입니다. 기본적으로 전기는 절연이 매우 중요합니다. 열선도 절연을 유지하면서 자체의 저항에 의하여 발열되도록 하고 있습니다. 높은 열에도 견디는 절연소재를 전선과 전선 사이에 넣어 절연을 시켜 단락이 일어나지 않도록 합니다. 대표적으로 많이 사용하는 것이 테프론입니다. 그리고 열선도 종류가 많이 있습니다. 자속을 이용하는 것이 있는데 파이프속에 전선을 넣고 전류를 흘리면 파이프에 전류가 유도되어 데워지는 것을 이용합니다. 섹터라고 하는 히터로 일반 가정에서는 많이 사용하지 않고 화학공장 등에서 사용합니다. 뒷면 그림을 참조하세요.

Q. 3상 380V를 받아서 3상 220과 단상 100V를 사용하려고 변압기를 설치하였습니다. 델타 Y 결선이고, Y측에 AVR을 설치하여 127V에서 100으로 변환하여 사용하고 있습니다. 처음 설치 시 실수로 N상과 E상을 연결하지 않았었습니다. 그래서 상간 불평형으로 N-E 전압이 10~70V정도 생겼었구요. 그 이유로 N과 E를 연결하였습니다. 근데 처음에 N-E를 연결하지 않은 상태에서는 장비가 켜졌었는데, 근데 N상과 E상을 연결하기만 하면 장비가 켜지지 않습니다. 기존 저희 회사(정상적으로 사용하던) 변압기의 단상 220을 받아서 AVR을 써서 100V로 전환해서 설치하면 잘 돌아갑니다. 어떤 점검이 필요할까요?

A. 중성점 접지를 하지 않으면 부하측 절연정도에 따라 중성점의 위치가 이동하고 중성선과 접지 간에는 전압이 발생합니다. 3상4선식의 전기방식에서는 중성점을 분명하게 2종 접지 하여야 합니다. 그래야 중성점(N)이 대지(E)와 동전위가 되어 안전한 것입니다.
100V의 장비가 동작이 되지 않은 것은 원인이 다른 곳에 있습니다. 접지를 하지 않았을 경우에는 상간에 분명하게 127V가 걸렸을 것입니다. AVR과 장비를 연결하고 장비에 걸리는 전압을 확인해 보세요. 정상적으로 전압이 100V가 걸리지 않았을 것입니다.
전압이 걸리면 당연히 동작합니다. 문제는 아마 AVR에서 한단자가 접지되어 있었을 것입니다. 복권이면 문제가 되지 않지만 단권에서는 문제가 될 것입니다.
AVR이 단권일 경우는(변압기 중성점에서 접지를 시키므로) 절대적으로 접지를 하면 안됩니다. 다시 한번 점검해 보세요.
중성점을 접지를 하지 않았을 때 불평형이라도 기본적으로는 전압이 대지와는 나오지 않아야 합니다. 그런데 N-E 전압이 10~70V처럼 나오는 것은 그리고 장비가 동작이 되는 것은 AVR의 접지에 의하여 접지가 이루어지긴 하였어도 장비엔 정상적으로 100V가 공급이 되었기 때문입니다. 위에 기술한 것은 어디까지나 낚시꾼이 추정한 것으로 실제와 다를 수 있습니다.

Q. 병원 등라인(할로겐 등 라인 6개 정도)만 자꾸 나갑니다 안정기를 몇 번 교체해도 금방 다시 나가고요. 이유를 몰라 전기업체를 불렀는데도 잘 모르더라는데 이런 경우 결선이 잘못된 걸까요? 아님 전압이 불안정해서일까요? 3상380V 들어와 있는 건물입니다. 참고로 여름철에 풀가동하면 차단기가 떨어질 때도 있어요.

A. 이유는 여러 가지 있습니다. 한회로의 등만 나간다고 하셨는데. 문제는 전압강하 나 누수로인한 기계적 손상으로 인하여 있을 수 있습니다.
전압강하일 경우에는 건물의 결선상태가 델타결선 380V이지만 사실상 전등은 와이결선 220V 입니다. 그중에서도 220V인 중성선을 쓰고 나머지 R.S.T 상이 있는데 이중 하나만 사용해야 전등(전열)을 사용하는데 부하의 불규칙적으로 배선이 되어 있다면 부하전류의 불균형으로 중성선에도 전류가 과도하게 흘러 각상의 전압이 상승 또는 전압 강하가 되어 전등 또는 기기의 수명을 단축하는 데 있어서 보수 및 점검을 통하여 부하 전류의 배분을 골고루 하여 사용하시는게 좋구요.
전기누수 같은 경우에도 전등 기기의 수명을 단축시킵니다. 그리고 누수는 누전차단기가 작동하여 문제가 되는 부분의 고장점을 알 수 있지만 건물 특성상 차단기가 작동을 안 할 수도 있어 기기적 손상뿐 아니라 사람도 다치기 쉬우니 절연체크나 누전 점검도 필히 하여 사용하시면 되겠습니다.
특히 할로겐의 경우에는 민감한 램프이면서 안정기를 사용하기 때문에 전압의 불규칙적으로 상승 또는 저하로 인한 스트레스로 수명이 짧아진 것 같습니다. 그리고 전등의 사용장소도 우려해 봐야 되는 부분입니다. 습하거나 온도의 변화가 심하면 수명이 짧아지기 때문에 장소에 맞는 전등들도 많이 있으니까 참고하시면 되겠습니다.

Q. 공칭전압을 그 선로를 대표하는 선간전압이라고 알고 있습니다. 공칭전압은 무부하와 부하에 관계없이 송전단측 선간전압이라고 생각하면 되는지 궁금합니다. 그리고 송전단측이라면 수전단측 선간전압은 정격전압이라고 부르는 건가요?

A.공칭전압이란 용어 그대로 공식적으로 칭하는 용어를 말합니다. 예를 들면 ‘집에 사용하는 전압이 얼마입니까라’고 물었을때 ‘220V입니다라고 답하면 이것이 공식적으로 사용하는 전압입니다’ 용어는 다음을 참조하여 주십시오.

표준전압
발전단에서 수전단에 공급하는 전력은 가장 경제적인 전압값이 존재하는데 각 구간별, 선로별로 공통된 전압체계가 필요하다. 이는 전압의 종류가 늘어날 경우 각 설비의 증가, 전압별 호환성 결여, 전력의 융통성 결여, 예비품, 제작비의 증가 등 계통 전체적으로 본다면 대단히 비경제적이다. 따라서 공통된 전압체계가 필요 하는데 이와같이 송?배?변전선로의 전압을 표준화해서 정한것이 표준전압이다.

표준전압의 종류 - 공칭전압과 최고전압
(2가지를 표준으로)
1. 공칭전압 - 전선로를 대표하는 선간전압으로 표현하며, 그 계통의 송?배?변전 전압을 나타낸다.
예) 송전단 - 765Kv, 345Kv, 154Kv
수전단 - 22.9/13.2Kv, 380/220v 등
2. 최고전압 - 선로의 이상상태(1선지락, 정전유도, 코로나 등)를 고려한 선로상에 나타날수 있는 최고의 선간전압. → 표현방법은 기준전압에 15%의 여유를 주어 정하고 있다.
(기준전압 = 공칭전압/1.1) 으로 보통 수전단전압, 최저전압, 기준전압이라 칭하고 있다. 분모항의 1.1로 나눈 의미는 ==> 표준 전압강하율을 10%로 잡고 있기 때문이다.
예) 345Kv의 최고전압은 → 345/1.1×1.15 = 361 Kv

정격전압
1. 정격전압의 의미: 전기기계기구, 선로등에서 표준적인(정상적인), 동작 상태를 유지할 수있는 전압
2. 정격전압의 뉘앙스
(a. 왜 기계 기구별 정격전압이 다른가? c. 왜 계산할 때 이곳은 1.2/1.1 로하고, 이곳은 그냥 선간전압으로 하죠?와 같은 질문이 있다면)
정격전압 의미에서 정격전압은 표준적인 동작상태를 유지해야 하므로 차단기와 같은 기기류에선 정격전압 = 공칭전압×1.2/1.1 하는데 이유는?
이상상태에서도 차단기에 걸리는 전압이 최고전압 이상이어야 차단기가 정상적인 동작을 하겠지요. 따라서, 최고전압 보다 더 여유를 주어 결정합니다.
또한 선로, 부하의 정격전류를 구할 때 당연히 정격전압을 사용해야 하는데, 공칭전압으로 계산합니다. 이유는? 선로나 부하에 걸리는 전압이 공칭전압 이어야 당연히 정상적인 동작이 되겠지요. 따라서 이때는 공칭전압이 정격전압이 됩니다.

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