3상 3선식과 3상 4선식은 무엇이 다른가요?

핵심 답변

3상 3선식은 세 상의 전선만으로 전기를 보내 선간전압(예: 380 V) 하나만 쓰는 방식이고, 3상 4선식은 여기에 중성선을 더해 선간전압 380 V와 상전압 220 V를 함께 쓰는 방식입니다. 그래서 3상 4선식은 3상 전동기 같은 동력 부하와 조명·콘센트 같은 단상 부하를 한 계통에서 모두 공급할 수 있어 건물 저압 배전에 널리 쓰입니다. 대신 단상 부하가 상마다 고르지 않거나 고조파가 많으면 중성선에 전류가 흐르므로, 중성선 굵기와 보호, 상 배분을 따로 관리해야 합니다.

원리 이해

3상 전원은 세 상의 전압이 120°씩 어긋나 있습니다. 상과 상 사이 전압이 선간전압, 상과 중성점 사이 전압이 상전압이며^[3], 선간전압은 상전압의 √3배입니다(220 V × 1.732 ≈ 380 V). 3상 3선식은 중성점에서 나오는 선이 없으니 선간전압만 쓸 수 있고, 3상 4선식은 중성선이 있어 두 전압을 모두 쓸 수 있습니다.

세 상의 부하가 똑같으면 중성선 전류는 0에 가까워 이론상 3선만으로 충분합니다. 단상 부하가 섞이면 상마다 전류가 달라지고, 그 차이가 중성선으로 돌아옵니다.

한눈에 비교

현장에서 알아 둘 점

한전 저압 공급 — 한전 기본공급약관 제23조는 계약전력 1,000 kW 미만이면 교류 단상 220 V 또는 교류 삼상 380 V 가운데 한전이 정한 방식으로 공급하고(저압 공급은 1 계약단위 500 kW 미만), 1,000 kW 이상 10,000 kW 이하는 삼상 22,900 V로 공급하도록 정합니다^[1]. 표준전압과 허용오차는 전기사업법 시행규칙 제18조를 따릅니다^[1].

중성선과 보호 — 3상 4선식의 중성선은 단면적이 선도체 이상이고 중성선 전류가 선도체보다 크지 않을 것으로 예상될 때만 과전류 검출을 생략할 수 있습니다(KEC 212.2.2)^[2]. 3배수 고조파가 많으면 중성선을 선도체 이상 굵기로 하거나 더 굵게 해야 합니다(KEC 231.3.2)^[2].

계통 접지 — 우리나라 배전에 쓰이는 중성선 다중접지 방식은 중성선을 대지에 여러 곳에서 접속하고 변압기 중성점을 그 중성선에 연결하는 계통접지 방식입니다(KEC 112 용어 정의)^[2]. 중성선이 있다고 해서 보호도체(접지선)를 대신할 수 있는 것은 아닙니다.

계측과 계산 — 계측기의 결선 설정(3상 3선·3상 4선)이 실제 계통과 다르면 전력·역률·불평형률이 틀리게 나옵니다. 3상 4선식에서 단상 부하만 따로 계산할 때는 상전압(220 V)을 씁니다.

확인 순서

1. 누구나 분전반 명판이나 회로표에서 계통 방식(3φ3W·3φ4W)과 전압 표기를 확인합니다.
2. 관리자 분전반 안에 중성선 단자대(N)가 있는지, 단상 회로가 몇 개인지 확인합니다. 문은 관리자가 열고 충전부에는 손대지 않습니다.
3. 자격자 계측기·보호계전기·전력량계의 결선 설정이 실제 계통과 같은지 확인합니다.
4. 관리자 3상 4선식이면 상별 전류와 불평형을 정기적으로 확인해 단상 부하가 한쪽 상에 몰리지 않게 관리합니다.

하지 말아야 할 것

• 3상 3선식 회로에 중성선이 없다고 접지선(PE)을 중성선처럼 써서 단상 부하를 연결하지 마세요.
• 3상 4선식의 중성선을 선도체보다 가늘게 하거나 단자 체결을 소홀히 하지 마세요.
• 계통 방식을 확인하지 않고 계측기 결선 설정을 기본값으로 두지 마세요.

관련 기준과 근거

• 한전 기본공급약관 제23조 전기공급방식, 공급전압 및 주파수^[1]
• KEC 112 용어(중성선 다중접지 방식), 212.2.2 중성선의 보호, 231.3.2 중성선의 단면적^[2]
• IEC 60050-601 선간·상전압 정의^[3]

계산이 필요하면

전압강하 계산은 3상 3선식은 선간전압, 3상 4선식은 선-중성선 전압 기준입니다. 계산기에서 배전방식을 고르면 기준 전압과 계수가 바뀝니다.

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