3상 부하와 단상 부하가 섞인 분전반에서 상 배분은 어떻게 하나요?

핵심 답변

3상 4선식 분전반에서 3상 부하는 세 상에 고르게 전류가 흐르므로 상 배분의 대상이 아니고, 배분할 것은 상과 중성선 사이(220 V)나 두 상 사이(380 V)에 걸리는 단상 부하입니다. 원칙은 큰 단상 부하부터 세 상에 나눠 각 상의 합계 전류가 비슷해지게 하고, 함께 켜지는 시간대까지 고려해 '자주 동시에 켜지는 부하'가 한 상에 몰리지 않게 하는 것입니다. 설계상 나눴더라도 실제 사용 패턴에 따라 한쪽으로 쏠리므로, 부하가 많은 시간대에 상별 전류를 재서 불평형률을 확인하고 필요하면 회로를 옮깁니다. 불평형이 커지면 중성선 전류가 늘고 전동기 같은 3상 기기에 추가 손실이 생기며, 한전 약관도 각 상 간 부하가 현저히 불평형이면 고객 부담으로 조정하도록 정합니다.

원리 이해

KEC 202.1은 3상 4선식의 중성선을 충전도체는 아니지만 운전 전류를 흘리는 도체로 보고, 3상 4선식에서 파생되는 단상 2선식은 두 선도체이거나 선도체 하나와 중성선(또는 PEN)으로 구성된다고 정합니다. 212.2.2는 중성선 굵기와 예상 중성선 전류에 따라 중성선 과전류 보호를 정하게 하고, 232.5.4는 선전류 불평형으로 다심 케이블 중성선에 전류가 흐르면 중성선 굵기를 가장 큰 선전류에 따라 고르도록 정합니다^[1]. 한전 기본공급약관 제39조는 각 상 간의 부하가 현저하게 평형을 잃어 다른 고객의 전기 사용을 방해하거나 한전 설비에 지장을 줄 우려가 있으면 고객 부담으로 조정장치나 보호장치를 시설하도록 정합니다^[2]. 해외 제조사 기술 가이드는 상전류·상전압 불평형이 전동기에 추가 손실을 만든다고 설명합니다^[3].

계산 예

단상 220 V 부하로 A상 30 A, B상 20 A, C상 10 A가 걸린 분전반을 생각해 봅니다. 평균은 20 A이고 평균에서 가장 많이 벗어난 값이 10 A이므로 불평형률(최대 편차 ÷ 평균)은 50%입니다. A상에 걸린 10 A짜리 회로 하나를 C상으로 옮기면 20·20·20 A가 되어 불평형률이 0%가 됩니다. 실제로는 부하가 시간에 따라 바뀌므로, 옮길 회로는 하루 중 부하가 가장 많은 시간대의 측정값을 기준으로 고릅니다.

배분 원칙

선간(380 V) 단상 부하는 두 상에 함께 걸리므로, A-B, B-C, C-A 조합을 돌려 가며 배치해야 특정 두 상만 무거워지는 일을 막을 수 있습니다. 상-중성선(220 V) 부하와 선간 부하가 섞인 분전반은 두 종류를 함께 놓고 상별 합계를 계산해야 정확합니다.

배분 순서

1. 관리자 분전반의 회로별 부하 종류·용량·사용 시간대를 목록으로 정리합니다.
2. 관리자 부하가 많은 시간대의 상별 전류 기록으로 불평형률을 계산합니다.
3. 자격자 옮길 단상 회로를 정하고, 차단·잠금·검전 뒤 다른 상으로 옮깁니다.
4. 자격자 이동 후 같은 시간대에 상별 전류와 중성선 전류를 다시 재서 개선을 확인합니다.
5. 관리자 분전반 결선표와 회로 이름표를 바뀐 내용으로 고칩니다.

하지 말아야 할 것

• 3상 전동기 회로의 선을 상 배분 목적으로 옮기지 마세요. 회전 방향이 바뀔 수 있습니다.
• 한 번 측정한 값만 보고 회로를 옮기지 마세요. 부하가 많은 시간대 기록을 기준으로 합니다.
• 회로를 옮긴 뒤 결선표를 고치지 않고 두지 마세요.

관련 기준과 근거

• KEC 202.1 배전방식(3상 4선식과 단상 2선식), 212.2.2 중성선의 보호, 232.5.4 중성선 굵기와 불평형^[1]
• 한전 기본공급약관 제39조 상간 부하 불평형에 대한 고객 부담 조정^[2]
• 불평형에 따른 전동기 추가 손실 — 제조사 기술 가이드^[3]

계산이 필요하면

상별 전류를 넣어 불평형률을 계산하고, 회로를 옮긴 뒤의 값과 비교해 보세요.

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