3상 3선식·4선식 선로 손실

개념 정의

3상 3선식과 4선식의 선로 손실 비는 같은 전력을 보낼 때 손실이 어떻게 달라지는지 비교한 값이다.

비교하려면 전력, 선로 길이, 전선 총중량을 같은 조건으로 맞춰야 한다.

손실 비는 3상 4선식 손실을 3상 3선식 손실로 나눈 값이다.

두 방식의 구성

3상 3선식은 전력선 3가닥만 쓰고, 3상 4선식은 중성선을 더해 4가닥을 쓴다.

평형 부하에서는 세 상의 전류 합이 0이라 중성선 전류도 0이다.

그래서 평형 상태에서는 중성선에서 손실이 생기지 않는다고 본다.

선로 손실 계산

선로 손실은 전선 저항에서 열로 버려지는 전력이며, 한 선의 손실은 I²R이다.

전선 총중량을 같게 두면 4선식 전력선 한 가닥의 단면적은 3선식의 3/4배가 된다.

선전류가 같으므로 손실 비는 저항 비이고, 그 값은 4/3이다.

이 값은 선간전압을 같게 둔 조건의 결과다. 전압 기준을 먼저 밝혀야 한다.

중성선 전류와 고조파

정답은 3/4이다. 총 단면적 3A를 4가닥으로 나누면 한 가닥은 3A/4가 된다.

평형 부하라도 3배수 고조파가 있으면 중성선 전류는 0이 되지 않는다.

비선형 부하가 늘면 중성선 과열 위험이 커져서, 전력선과 같은 굵기 설계를 다시 검토한다.

불평형이 있으면 중성선 전류가 흐르므로 손실 계산도 달라진다.

답안 포인트

답안에서는 총중량 조건과 전압 기준을 먼저 밝혀야 감점을 피한다.

중성선 손실은 평형에서 0이지만, 3배수 고조파가 있으면 중성선 전류가 흐른다.

평형이라는 이유로 중성선과 고조파 영향을 무시하면 흔한 실수가 된다.

정리

정답은 0이다. 평형 3상 부하에서는 세 상의 전류 합이 0이라 중성선 전류도 0이다.

정리하면 총중량과 전압 기준을 먼저 밝히고, 중성선은 고조파까지 함께 본다.