중성선 전류 계산

중성선 전류란

중성선 전류는 3상 4선식 회로에서 세 상전류의 벡터 합이다.

평형 부하에서는 0이고, 불평형 부하에서만 흐르는 전류다.

식으로는 세 상전류를 벡터로 더한 값이 중성선 전류가 된다.

평형 부하의 원리

평형 부하는 세 상전류의 크기가 같고 위상차가 120°인 경우다.

세 전류를 벡터로 더하면 서로 상쇄되어 합이 0이 된다.

그래서 평형 부하에서는 중성선에 전류가 흐르지 않는다.

불평형 부하 계산

선간전압 173 V에서 상전압은 173을 루트 3으로 나눈 약 100 V다.

상전류는 상전압을 저항으로 나눠 구한다. 3 Ω, 4 Ω, 5 Ω이면 33.3 A, 25 A, 20 A다.

각 상전류를 복소수로 바꾸고 위상을 반영해 세 값을 더한다.

그 결과 실수부는 10.8 A, 허수부는 -4.33 A이고 크기는 약 11.6 A다.

고조파와 시험 포인트

평형 부하라도 이 결론은 기본파에 한정되므로 조건을 함께 적어야 한다.

3고조파가 포함되면 세 상에서 동위상으로 나타나 중성선에서 더해진다.

그래서 고조파 부하에서는 중성선 전류가 상전류 최대치 이상이 될 수 있다.

직접 풀어 보자.

대책과 정리

중성선 전류를 줄이려면 상별 부하를 고르게 나누고 중성선을 굵게 한다.

고조파가 많으면 K계수 변압기나 능동 필터를 고려한다.

접지선은 평상시 무전류이고, 중성선은 정상 상태에서도 전류가 흐른다.

정리하면 평형 기본파는 0이고, 불평형과 3고조파가 중성선 전류를 만든다.