영상전압, 영상전류는 일상생활에서 한 번도 접해보지 못 한 용어이다. 전기기사 자격증을 준비할 때 실기단답 문제와 관련되어 자주 등장하는데 전압, 전류에 대해 어느 정도 이해를 했다고 하더라도 '영상'이라는 단어가 붙으면 당최 감이 오지 않는다. 아주 쉽게 영상전류와 영상전압을 이해하는 방법을 알아보자.
1. '영상'이란 무엇인가? : 말 그대로 'Zero'상이다. 상이 없다는 의미이다. 3상 4선 결선형태의 전기회로에서 3상은 'A, B, C싱' 혹은 'R, S, T상'을 의미한다. 여기서 영상은 어느 상도 아닌 것을 의미한다.
2. 영상이 어느 상에도 속하지 않는다면 도대체 '영상전류', '영상전압'은 무엇을 의미하는지 더 어렵게 느껴질 수 있다. '3상 4선' 결선형태에서 답을 찾을 수 있다. 'A상'은 'A선'으로 'B상'은 'B선'으로 'C상'은 'C선'으로 연결될 텐데 선은 4개이다. 나머지 한 개의 선은 '중성선'인데 바로 이 '중성선'을 통해 흐르는 전류를 '영상전류'라고 부르고, 이때 V=IR에 의해 영상전류와 임피던스(대지임피던스)에 의해 형성되는 전압을 '영상전압'이라고 부른다. 그렇기 때문에 '영상전류'가 델타결선에서는 흐르지 못하고 순환하게 되는 것이다.
3. 비접지 계통에서 영상전압을 측정하는 방법 : PT(계기용변압기)의 3차 측 오픈델타 권선을 활용하여 영상전압을 얻을 수 있다. PT 1차 권선은 Y결선 일 텐데 Y결선은 3상 4 선식으로 중성선이 있다. 지락고장 시 이 중성선을 타고 영상전류가 흐를 것이다. 이때 PT 3차 측에 영상전압이 유기된다.
4. 영상전압의 크기 : 영상전압은 지락고장 발생에 의해 '0상(중성점)'과의 전위차가 생기는 것이므로 중성점의 위치에 따라 영상전압의 크기가 달라진다. 먼저, 비접지 계통은 지락고장 발생 시 고장상이 곧 0상이 된다. 그렇다면 나머지 두 건전상은 상대적으로 큰 값을 가지게 되는데 삼각함수법에 따르면 루트 3배 커짐을 알 수 있다. (tan90=root3/2 * 2 = root3) 그리고 영상전압 V0=A상전압+B상전압+C상전압 이므로 합성하면 root3*root3=3배가 된다.(건전상 1상 전압의 3배 크기의 영상전압이 생성되는 것이다.
중성선을 접지한 계통은 0상이 옮기지지 않으므로 고장 나더라도 건전상의 크기가 변하지 않는다. 그렇기에 절연을 작게 할 수 있는 것이다.(단절연)
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