전선 병렬 접속

왜 배우는가: 전선을 병렬로 접속하면 하나의 상에 여러 가닥이 나뉘어 흐르므로 가닥 간 임피던스 차이로 전류 불평형이 생기고, 이것이 과전류와 역률 저하를 부른다. 대형 건축물에서 간선 용량이 커지면서 실무 설계의 핵심 쟁점이 되었고, 시험에서는 원인·영향·대책과 배치 방법을 묶어 반복 출제된다.

출제 이력: 제136회 3교시 2번, 제125회 4교시 6번, 제122회 3교시 2번, 제119회 4교시 3번, 제116회 1교시 9번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

전선 병렬 접속은 한 상의 전류를 여러 가닥의 전선에 나누어 흘리되, 가닥 간 선로정수를 같게 맞춰 부하전류가 균등하게 분담되도록 하는 배선 방식이다.

• 병렬 접속
• 전류 불평형
• 동상 다수조 케이블
• 선로정수 평형
• 연가
• 케이블 3각 배치

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 굵은 전선 한 가닥 대신 가는 전선 여러 가닥을 같은 상에 묶어 쓰는 것이다. 한 가닥의 허용전류로 감당할 수 없는 큰 부하 전류를 나누어 보내기 위해 쓴다.

정식으로는 같은 상(동상)에 속하는 두 가닥 이상의 도체를 전기적으로 같은 단자에 함께 접속하여 하나의 도체처럼 사용하는 방식을 말한다. 각 가닥의 전압 강하는 같아야 하고, 이를 위해 각 가닥의 임피던스가 같아야 한다.

병렬 도체는 같은 상의 여러 가닥을 뜻한다. 여기서 전류가 나뉘는 비율은 각 가닥의 임피던스 크기에 반비례한다. 따라서 임피던스 차이가 곧 전류 차이가 된다.

선로정수는 저항 R, 인덕턴스 L, 정전용량 C 등 선로 고유의 상수를 말한다. 병렬 가닥의 전류 분담은 주로 R과 X_L(=ωL)의 차이에 의해 결정된다.

동상 다수조 케이블은 같은 상을 이루는 여러 조의 케이블을 뜻한다. 포설 위치에 따라 인덕턴스가 달라지므로 불평형의 직접 원인이 된다.

3. 등장 배경과 필요성

건축물이 대형화·고층화되면서 부하 용량이 커졌다. 이에 따라 한 회로에 필요한 케이블 단면적이 크게 늘었고, 굵은 케이블 한 가닥은 포설과 접속이 어렵다. 그래서 같은 굵기의 케이블을 여러 가닥 병렬로 쓰는 방식이 일반화되었다.

병렬 접속은 시공성과 운반성을 높이지만 전기적 불균형이라는 새 문제를 낳았다. 케이블이 다수조로 포설되면 전선 상호간 인덕턴스와 선로 배치가 달라져 가닥마다 임피던스가 달라진다. 이 차이가 전류 편차로 이어져 특정 가닥에 과전류가 생긴다.

따라서 설계 단계에서 병렬 가닥의 굵기·종류·길이를 같게 하고, 포설 배치로 선로정수를 평형시키는 것이 필수가 되었다. 한국전기설비규정(KEC)에서도 병렬 도체의 사용 조건을 두어 이러한 불균형을 억제하도록 하고 있다. 구체적 조건은 5절과 4절에서 다룬다.

동일 굵기·동일 종류·동일 길이의 가닥을 쓰는 것이 병렬 사용의 기본 전제다.

병렬 가닥 수가 늘수록 불평형을 막기 위한 배치 설계가 중요해지므로, 전선 병렬 접속은 간선설계와 함께 학습해야 하는 주제다.

4. 구성요소·원리·절차

전선 병렬 접속은 한 회로의 도체를 여러 가닥으로 나누어 같은 단자끼리 묶는 방식이다. 굵은 전선을 한 가닥으로 포설하기 어려운 경우에 쓰며, 각 가닥이 전류를 나누어 분담한다. 구성요소는 병렬 도체, 접속 단자, 연결 단말, 접지 도체 네 가지로 나눠 본다.