케이블 고조파 보정계수

고조파의 정의

고조파는 기본 주파수의 정수배 주파수를 갖는 정현파 성분이다.

60Hz 계통에서 3차 고조파는 180Hz이다. 기본파 이외의 이 성분이 고조파다.

케이블 고조파 보정계수는 이 추가 발열을 반영해 허용전류를 낮추는 계수다.

3배수 고조파와 중성선

3상 4선식 배선에서 기본파 전류는 평형이면 중성선에서 상쇄된다.

하지만 3배수 고조파는 세 상에서 같은 위상으로 더해져 중성선에 흐른다.

그 결과 중성선이 과열되고 케이블이 설계 허용전류를 초과하는 상황이 생긴다.

중성선 전류 계산 예제

예제로 확인한다. 상전류 기본파는 평형이므로 중성선 전류는 0이다.

각 상에 3차 고조파 40A가 동상으로 있으면 중성선 전류는 3 × 40 = 120A다.

중성선 전류는 상전류 기본파보다 커지므로 중성선 굵기 검토가 필요한 상황이다.

직접 풀어 보자.

보정계수 적용 절차

보정계수는 다섯 단계로 적용한다. 먼저 부하 종류와 차수별 전류를 파악한다.

3의 배수 고조파 함유율로 중성선 전류를 상전류 벡터합으로 구한다.

케이블 종류와 중성선 굵기를 정한 뒤, 기준에서 찾은 보정계수를 곱한다.

가상의 예로 기준 허용전류 150A에 보정계수 0.7을 곱하면 105A가 된다.

4심과 5심 케이블

케이블 허용전류 보정은 심선 수와 중성선이 포함되는지에 따라 방식이 나뉜다.

4심은 중성선 전류 크기로 허용전류 감소를 판단한다.

5심은 보호도체가 전류를 운반하지 않아 중성선 전류 기준이 같다.

시험 포인트와 흔한 실수

시험에서는 중성선 전류 기준으로 보정계수와 중성선 굵기를 함께 검토한다.

흔한 실수는 보정계수를 기본파 전류에만 적용하는 것이다.

3배수 고조파는 중성선에서 상전류의 3배로 합산되고, 함유율이 높을수록 허용전류를 낮춘다.

정리하면 고조파는 기본 주파수의 정수배 성분이며 중성선 과열이 핵심이다.