선간전압·상전압·대지전압은 각각 무엇인가요?

핵심 답변

선간전압은 두 상(L1·L2 등) 사이의 전압, 상전압은 한 상과 중성점(중성선) 사이의 전압, 대지전압은 전선과 대지(접지) 사이의 전압입니다. 우리나라 건물에 흔한 3상 4선식 380/220 V 계통은 변압기 중성점이 접지돼 있어서 각 상의 대지전압은 상전압과 같은 약 220 V이고, 선간전압 380 V는 그 √3배입니다. 사람은 대지에 서 있으므로 감전 위험은 대지전압으로 따지고, KEC도 옥내 전로의 시설 조건을 대지전압으로 정합니다. 계측기나 계산에서 선간과 상전압을 바꿔 넣으면 결과가 약 1.73배 틀어집니다.

원리 이해

국제 전기 용어집은 선간전압을 상과 상 사이의 전압으로, 상전압을 다상 계통의 한 상과 중성점 사이의 전압으로, 대지전압을 상과 대지 사이의 전압으로 정의합니다^[1·2·3]. 3상의 세 전압은 서로 120°씩 위상이 어긋나 있어서 두 상전압의 차이인 선간전압은 상전압의 √3(약 1.732)배가 됩니다. 220 V × 1.732 ≈ 380 V입니다.

단상 3선식(110/220 V)은 이와 달리 중성선을 사이에 둔 두 외선의 위상이 서로 반대여서, 외선 사이 전압이 외선-중성선 전압의 2배가 됩니다.

대지전압은 계통이 어디서 접지됐는지에 따라 달라집니다. 중성점이 접지된 계통에서는 상전압과 같고 중성선의 대지전압은 거의 0입니다. 중성선이 끊기거나 접속이 나빠지면 중성선에도 대지전압이 생길 수 있습니다.

계통별로 보면

왜 구분해야 하나

감전과 시설 기준 — KEC 231.6은 주택의 옥내 전로 대지전압을 300 V 이하로 하고, 대지전압 150 V를 넘는 전로에는 사용전압 400 V 이하, 인입구 감전보호용 누전차단기 등의 조건을 붙입니다^[4]. KEC 211.2의 감전 보호 조항도 고장 시 차단 조건을 공칭대지전압(U₀)으로 정합니다^[4].

계측과 계산 — 3상 전력 계산식(√3 × 전압 × 전류 × 역률)의 전압은 선간전압입니다. 상전압 220 V를 넣으면 전력이 √3배 작게, 같은 전력으로 전류를 구하면 √3배 크게 나옵니다. 계측기의 결선 방식(3상 4선·3상 3선)과 전압 설정이 실제 계통과 맞는지도 확인해야 합니다.

불평형 판단 — 상전압은 세 상의 대지 쪽 쏠림을, 선간전압은 3상 전동기가 받는 전압을 보여 줍니다. 무엇을 기준으로 불평형률을 냈는지 함께 적어야 비교가 됩니다.

측정할 때

1. 관리자 분전반 명판이나 단선도로 계통 방식(3상 4선·3상 3선·단상)과 공칭전압을 확인합니다.
2. 자격자 테스터를 전압 레인지에 두고 L-L, L-N, L-E(접지 단자) 전압을 잽니다. 충전부 근처 측정은 절연 보호구를 갖춘 자격자가 하고, 노출 충전부에 닿지 않게 합니다.
3. 관리자 N-E 사이에 전압이 평소보다 크게 나타나면 중성선 접속 불량이나 큰 불평형을 의심하고 자격자에게 점검을 요청합니다.

하지 말아야 할 것

• 중성선은 대지전압이 0이라고 단정하고 맨손으로 만지지 마세요. 단선·접속 불량이면 전압이 생길 수 있습니다.
• 3상 계산에 상전압을, 단상 계산에 선간전압을 넣지 마세요.
• 측정 레인지를 전류·저항에 둔 채로 전압을 재지 마세요. 계측기와 사람이 모두 위험합니다.

관련 기준과 근거

• IEC 60050-601 선간전압(601-01-29)·상전압(601-01-30)·대지전압(601-01-31) 정의^[1·2·3]
• KEC 231.6 옥내 전로의 대지전압 제한, 211.2 감전 보호(공칭대지전압 U₀)^[4]

계산이 필요하면

3상 전류 I = P × 1000 ÷ (√3 × 선간전압 × 역률). 전압을 바꿔 넣어 보면 차이를 바로 확인할 수 있습니다.

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