동상 다수조 케이블의 불평형 현상과 대책

1. 개요

   건축물의 규모가 대형화, 첨단화되면서 부하의 용량 증가로 케이블이 다수조 포설되면서 전선
  상호간의 인덕턴스, 자체 선로정수의 변화 등의 영향으로 선로에 불평형이 발생하므로 케이블
  시설에 있어서 전류를 평형시키는 배치를 해야 한다.

2. 동상 다수조 케이블의 불평형 현상과 대책

 가. 동상 다수조 케이블의 불평형 원인

  1) 이론적 배경

   가) 전선 평행 배치시 적용 인덕턴스[mH/km]
   나) 삼각 배치시 작용 인덕턴스

  2) 원인

   가) 케이블 포설 방법에 따라 선로 인덕턴스의 불평형으로 각상 임피던스(Z=R+jXL)가 각 케이블마다
       심하게 차이가 나므로 각상에 전류의 차가 발생

   나) 임피던스 Z=R+jXL에서 무효성분 XL의 증가로 무효분 전류가 증가하여 전체역률 저하

 나. 불평형으로 인한 영향

    3상 평형 부하에도 선로정수의 불평형 즉 인덕턴스의 불평형으로 케이블의 각 임피던스가
    심하게 달라지며 아래와 같은 영향이 발생한다.

  1) 역률저하로 전압강하 및 손실증가

  2) 임피던스가 적은 케이블이 과전류 현상 발생

  3) 각 케이블의 전류 위상차로 케이블 이용률 저하

  4) 3상에서 불평형률이 30% 넘을 경우 계전기 동작 우려.
 

 다. 대책

   여러 가닥의 전선을 병렬로 하여 사용할 경우 선로정수 평형을 위해 다음 조건이 필요함

  1) 동일 굵기의 케이블 사용

  2) 동일 종류의 케이블 사용

  3) 동일한 길이

  4) 선로정수가 평형이 되도록 케이블 포설

   가) 연가

       선로의 전 구간을 3등분하여 각 선로를 일주시킨 것

                          [케이블의 연가]

   나) 케이블의 3각 배치

   다) 동상 다수조 케이블의 불평형이 없는 대표적인 배치 예

               
3. 결론 - 불평형 전류 발생 원인 및 현상

  1) 임피던스가 적은 케이블이 과전류 현상 발생

  2) 임피던스 값 중 유효성분이 감소하고 무효성분의 증가

  3) 각 케이블의 전류 위상차로 케이블 이용률 저하

  4) 전체 역률 저하로 전압강하 및 전체 손실 증대