3상 전력계측 시 위상 틀어짐 진단 방법

 

 

 

3상전력이란 3상교류에 의해 공급되거나 소비되는 전력을 말하며, 3개의 선간 전압 및 선전류가 평형하고 있을 때 다음 식으로 계산된다.

 

 

한국에서 사용하는 가정용 단상전력이 220V인 것에 비해 3상은 그 루트3배인 380V다. 일반 가정 집에서는 220V의 전력으로 충분하지만 산업 현장에서 동력 모터를 가동하기 위해서는 220V로 전력이 부족하기 때문에 380V의 전원을 사용한다. 3상의 선간전압은 380V이고 세개의 상중 한 개의 상과 중성선 N선의 전압은 220V이다. 세개의 상 간에는 120도의 위상차가 존재한다. 그것을 벡터로 계산하면 한 개의 상은 전체 상의 루트 3분의 1이 된다. 3상은 산업 현장의 동력 모터 뿐만 아니라 일반 건물 분전반에서도 사용된다. 3선 전류는 말 그대로 전류의 상이 3개이다. 상이 3개 이면 전력 공급의 안정성을 확보 할 수 있다.

 

https://ko.wikipedia.org/wiki/3%EC%83%81%EC%A0%84%EB%A0%A5

3상전력 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

 

 

✅ 정상적인 위상 상태

 

 

• 전압 벡터(R, S, T):
  • 서로 120° 간격을 유지
  • 벡터 길이(크기)가 서로 거의 동일
  • 시계방향 또는 반시계 방향으로 균형 있게 정렬됨
• 전류 벡터(L1, L2, L3):
  • 각 전압 벡터에 정확히 대응
  • 위상차(역률각)가 일정하고, 전압과 유사한 방향에 위치
  • 인덕티브 부하를 가정할 경우, 전류 벡터는 전압 벡터보다 일정 각도 늦게 위치(이미지에서의 30도의 의미), 이것이 정상적인 PF(역률)를 나타냄

이 상태가 이상적인 3상 전력 공급 상태이며,
역률(PF)도 0.85~1.00 수준에서 안정적으로 유지됨.

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❌ 비정상적인 위상 상태 (상이 틀어진 경우)

• 벡터 각도가 120°가 아님
  • 예: R–S–T 간 각도가 90°, 140° 등 불규칙
    → 상 순서 오류, CT/PT 위치 오류 가능성

 

• 벡터 길이가 서로 다름
  • 한 상만 전압이 낮거나 전류가 작음
    → 부하 불균형 또는 결상
• 전류 벡터가 전압과 어긋남
  • 예: 전압 R상 + 전류 S상 연결됨
    → CT와 PT의 상 대응 오류
• 전류 벡터 방향이 반대(역방향)
  • CT 방향(P1/P2, S1/S2) 잘못됨
    → 역률이 음수로 표시되며, 계측 데이터 신뢰도 하락
• 세 상의 전류 파형 불균형 
  • R, S, T 세 파형의 진폭과 위상 지연이 서로 다름
  • 특히 파형의 제로크로스(zerocross) 시점이 일정치 않아, 위상차가 균등하지 않은 상태

 

기타 개념

 

 

• 정상 상순 (정상순, Forward sequence):
  전압이 R → S → T 순으로 위상이 이동
  (시계 방향)
• 역상순 (Reverse sequence, 역순):
  전압이 R → T → S 순으로 위상이 이동
  (반시계 방향)