중성점 잔류전압

정의

중성점 잔류전압은 송전선로의 상별 선로정수 불평형으로 중성점에 나타나는 영상분 전압이다.

쉬운 말로 하면, 세 상의 전선이 같은 조건에 놓여 있지 않을 때 중성점에 남는 전압이다.

핵심 키워드는 선로정수 불평형, 영상분, 연가, 대칭좌표법이다.

발생 원리

먼저 세 상의 전선 배치와 선로정수가 어긋나는 것이 출발점이다.

이 불평형은 세 상의 크기와 위상이 같은 영상분 성분을 만든다.

영상분은 대지를 귀로로 흐르며, 중성점 전위를 0에서 벗어나게 한다.

대칭좌표법으로 보면 중성점 잔류전압은 영상분 전압의 3배다.

계산 예제

중성점 잔류전압은 접지 임피던스와 영상 전류의 곱에 3을 곱한 값이다.

예로 중성점 접지 임피던스가 10 Ω, 영상 전류가 20 A라고 하자.

세 상의 영상 전류가 중성선 한 경로로 합쳐지므로 계수가 3이 된다.

그러면 중성점 잔류전압은 600 V다. 상시 상태라면 수십 V 수준에 그친다.

접지 방식과 건전상 전압

앞 문제의 정답은 600 V다. 접지 임피던스와 영상 전류로 결정된다.

접지 방식에 따라 1선 지락 때 건전상 전압과 지락 전류가 달라진다.

비접지는 지락 전류가 작아 계속 운전이 가능하지만, 건전상 전압이 크게 오른다.

직접 접지는 건전상 전압 상승이 작다. 이 차이가 접지 방식 선정의 핵심이다.

22.9 kV 계통에서 상전압 13.2 kV가 √3배로 올라 선간전압과 같아진다.

헷갈리는 점과 시험 포인트

앞 문제의 정답은 선간전압 수준까지 오르는 것이다.

시험에서 자주 틀리는 세 가지를 짚어 본다.

첫째, 잔류전압을 지락 고장 전압과 혼동하면 안 된다.

둘째, 연가를 완벽하게 보고 잔류 성분이 0이라고 쓰면 안 된다.

셋째, 개방삼각 전압 V0를 3V0와 구분하지 않고 쓰면 안 된다.

접지 방식과 직렬공진, 통신선 유도장해의 연결도 빠뜨리지 않는다.

정리

중성점 잔류전압은 선로정수 불평형에서 생긴 영상분 전압이다.

원인은 선로정수 불평형이며, 이로 인해 중성점 전위가 0이 되지 못한다.

영향은 중성점 전위 이동, 직렬공진, 중성선 전류와 전력손실, 통신선 유도장해다.

대책은 완전연가와 접지 설계, 그리고 불평형 감시다.

답을 쓸 때는 원인, 영향, 대책 순서로 적어야 감점을 피한다.