플로팅 중성선이란 무엇인가요? 효과 및 테스트 방법과 해결 방법

    상위선, 중성선, 접지선은 전기 시스템을 구성하는 세 가지 연결입니다. 전력이 부하를 안전하게 통과하기 위해서는 각 와이어 연결이 중요합니다.

간단히 말해,

• 상위선은 부하의 주요 부하 전류를 운반하는 데 사용됩니다.

• 중성선은 극히 작거나 무시할 만한 회귀 전류를 소스로 돌려보내는 데 사용됩니다.

• 접지선은 누설 전류를 지면으로 운반하는 데 사용됩니다.

특히, 중성선에 일반적인 문제가 있으며, 이를 해결하지 않으면 전기 회로가 빠르게 방해받습니다. 그 문제는 플로팅 중성입니다.

플로팅 중성이란?

플로팅 중성

불균형 부하의 스타 포인트가 발전기나 배전 변압기의 스타 포인트와 연결되어 있지 않다면, 각 상의 상전압이 일정하게 유지되지 않고 변화하게 됩니다.

이러한 고립된 스타 포인트(또는) 중성 포인트의 전위는 항상 변화하고 고정되어 있지 않기 때문에, 이는 플로팅 중성이라고 알려져 있습니다.

플로팅 중성 상태에서는 회로의 중성선이 지면에서 분리됩니다. AC 시스템의 중성선은 항상 지면에 접지되어 있지만,

• 느슨한 연결,

• 중성 플랫의 단락,

• 나쁜 회로 연결, 또는

• 단락

모든 것이 전력 시스템에서 플로팅 중성을 초래할 수 있습니다.

중성선이 무엇이며 왜 접지되는가?

3상 교류 시스템에서 모든 상의 위상 차이는 120°입니다. 델타-스타 변압기에서 중앙 또는 공통 포인트가 제공되며, 여기서 R, Y, B 상의 모든 3개의 감속선에 대해 120°의 위상각 이동을 가진 동일한 전압차가 얻어집니다.

균형 상태에서는 중성 포인트 전압은 0입니다. 불균형 부하나 고장 상태로 인해 어느 한 상의 위상각이 변경되면, 중성선에서 불균형 전압(또는) 전류가 발생합니다.

각 시작 감속 변압기의 중성선은 시스템을 보호하기 위해 견고하게 접지됩니다. 부하 끝에서 불균형이나 상 대 지면이 발생하면, 불균형(또는) 고장 전류는 지면을 통해 폐회로를 통해 중성선으로 흐릅니다.

보호 계전기는 중성 전류를 인식하여 부하를 격리합니다.

플로팅 중성의 영향

플로팅 중성은 교류(AC) 시스템에서 매우 해롭습니다. 사용자는 다음과 같은 장애를 경험할 수 있습니다:

중성 포인트에서 불균형 전압이 발생하여 시스템 및 연결된 장비의 안정성을 저하시킵니다.

플로팅 접지 불균형(또는) 고장 전류로 인해 계전기가 이를 감지하지 못하고, 관련 보호 시스템이 작동하지 않을 수 있습니다.

중성선 플로팅의 다양한 원인

중성선 플로팅의 근본 원인으로 여러 요소가 확인되고 있습니다. 플로팅 중성의 영향은 중성선이 끊어진 시점에 따라 달라집니다.

1) 3상 배전 변압기

 대부분의 변압기 중성선 고장은 고장난 중성 부싱 때문입니다.

변압기 부싱에서 중성 도체의 파손 원인이 선 탭의 적용으로 확인되었습니다. 진동과 온도 차이로 인해 시간이 지남에 따라 선 탭의 너트가 느슨해져, 핫 커넥션을 초래합니다. 도체가 녹아 중성이 끊어집니다.

중성선 실패의 하나의 원인은 부적절한 설치와 기술 인력의 작업입니다.

시스템의 부하 균형에 따라 3상 변압기에서 손상된 중성선은 전압이 선 전압까지 플로팅될 수 있습니다. 이러한 중성 플로팅은 공급에 연결된 고객 장비를 손상시킬 수 있습니다.

정상 조건 하에서는 전류가 상에서 부하로, 부하에서 다시 소스(배전 변압기)로 흐릅니다. 중성이 끊어질 때에는 부하 사이에 선 대 선 전압이 생성되며, 빨강 상의 전류가 파랑 또는 노랑 상으로 전환됩니다.

고객에 따라 저전압 또는 과전압을 경험할 수 있습니다.

2) LV 선의 중성 도체가 끊어짐

LV 오버헤드 배전 중성 도체가 끊어지는 결과는 변압기에서 끊어지는 것과 유사합니다.

단상 전압 대신 공급 전압이 선 전압까지 플로팅됩니다. 문제 상태에 따라 연결된 고객 장비가 손상될 수 있습니다.

3) 서비스 중성 도체가 끊어짐

손상된 서비스 도체의 중성선은 소비자 지점에서 공급 감소만을 초래합니다. 고객 장비에 손상은 없습니다.

4) 높은 중성 접지 저항을 가진 배전 변압기

좋은 접지 저항의 중성 구덩이는 중성 전류가 지면으로 방전할 수 있는 저저항 경로를 제공합니다. 높은 접지 저항은 배전 변압기에서 중성 접지를 위한 고저항 경로를 제공할 수 있습니다.

제한된 지면 저항은 보호 장치의 즉시 활용을 위한 충분한 고장 전류를 제공하고, 중성선의 이동을 방지하기에 충분히 낮아야 합니다.

5) 과부하 및 불균형 부하

중성선 실패의 가장 흔한 원인 중 하나는 과부하와 불균형 부하 분포입니다.

중성선은 최소한의 전류가 중성 도체를 통해 흐를 수 있도록 적절히 설계되어야 합니다. 이론적으로는 상 전류의 120° 위상 차로 인한 상쇄로 인해 중성선의 전류 흐름은 0이어야 합니다.

IR<0 + IY + 120 + IB – 120 = IN

과부하 및 불균형 네트워크에서는 많은 전류가 중성선을 통해 흐르며, 가장 약한 지점에서 중성선이 끊어집니다.

6). 공유 중성선

일부 건물의 배선에서는 두 개(또는) 세 개의 상이 하나의 중성선을 공유합니다. 원래는 패널 보드의 4선(3상 및 중성) 배선을 지점 회로 수준에서 모방하기 위한 것이었습니다. 이론적으로는 불균형 전류만이 중성선으로 돌아갈 것입니다. 따라서 하나의 중성선이 3상 모두의 일을 수행할 수 있습니다. 그러나 단상 비선형 부하의 증가로 인해 이 배선 방법은 빠르게 종료되었습니다. 제로 서퀀스 전류가 문제가 됩니다.

특히 3차 고조파와 같은 비선형 부하로부터 통계적으로 더해진 추가 중성 전류는 중성선에서 지면으로의 전압을 높입니다. 이것은 너무 작은 중성선이 과열될 수 있기 때문에 위험하며, 이는 중성선에서 지면으로의 전압으로 인해 부하에 제공되는 선 대 중성 전압을 줄입니다.

7). 불량한 유지 관리 및 작업

유지 보수 직원은 일반적으로 LV 네트워크에 최소한의 관심을 기울입니다. 중성 도체의 느슨함이나 부족한 조임으로 인해 중성선의 연속성이 영향을 받을 수 있으며, 이는 플로팅 중성을 초래할 수 있습니다.

플로팅 중성을 어떻게 테스트할 수 있나?

중성선은 정상 조건 하에서는 항상 접지됩니다. 따라서 중성 포인트의 지면 대비 전압은 항상 0이어야 합니다. 만약 플로팅 중성 상태가 계속된다면, 중성 포인트와 지면 사이에 어떤 전압 불균형이 있어야 합니다. 중성선과 지면 사이의 전압을 측정하여 시스템을 테스트할 수 있습니다.

플로팅 중성을 어떻게 수정할 수 있나?

1). 배전 패널에 4극 브레이커, ELCB, 또는 RCBO 사용

플로팅 중성은 위험합니다.

3상 입력 및 중성선을 위한 3극 브레이커와 버스바가 있는 브레이커 패널을 고려해보세요. 상대 상 전압은 440V이고, 중성-상 전압은 230V입니다. 단일 브레이커를 사용하여 230V 부하를 공급합니다. 230V 부하는 브레이커에서 공급되는 한 개의 선과 중성선을 가지고 있습니다.

그런데, 패널에서 중성선이 느슨해지거나 부식되거나 분리되면, 230V 부하가 문제가 될 수 있습니다. 이러한 플로팅 중성 상태는 한 선의 전압이 230V에서 340V 또는 350V로 상승하고, 다른 선은 110V 또는 120V로 하락합니다.

과전압은 230V 장비의 절반을 손상시키고, 저전압은 나머지를 손상시킵니다. 따라서, 플로팅 중성을 피해야 합니다. 3상 공급 시스템에서 ELCB, RCBO, (또는) 4극 회로 브레이커는 중성이 열릴 때 전체 공급을 트립시킵니다.

2). 전압 안정기

플로팅 중성으로 인해 중성이 실패하면 3상 부하가 상 간에 연결됩니다. 이러한 상 간의 부하 저항에 따라 전압은 230V에서 400V까지 범위를 갖습니다. 광범위한 입력 전압과 고/저 자동 차단 기능을 가진 서보 안정기를 사용하여 장비를 보호하세요.

3). 표준적인 작업과 유지 관리

LV 네트워크의 유지 관리는 더 우선적으로 이루어져야 합니다. LV 시스템에서 중성 도체를 충분한 토크로 조여주세요.

결론

플로팅 중성 고장 상태는 매우 위험합니다. 장치가 작동하지 않는 경우, 플로팅 중성을 모르는 사람이 중성선을 만져서 왜 장치가 작동하지 않는지 알아보려 할 때 감전될 수 있습니다. 단상 장치는 일반적으로 정상적인 상 전압에서 작동하도록 설계되었으며, 만약 그들이 선 전압에 노출되면 손상될 수 있습니다.

플로팅 중성 고장은 가능한 한 빨리 전기선을 확인하고 올바르게 연결하여 수정해야 하는 매우 위험한 문제입니다.

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