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변류기✶

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변류기

변류기의 등가회로 및 종류⁕

변류기 관련 용어⁕

변류기 운전중 개방⁕

개요

1)개념

  • 계기, 계전기를 고전압 대전류의 주회로로부터 절연하는 것과 주회로의 전압, 전류를 계기, 계전기의 적당한 입력으로써 변성하는 것
  • 이것은 계기, 계전기의 소형화, 표준화를 가능하게 하고 계측보호의 집중화를 용이하게 하는 데 목적

2)CT 등가회로와 벡터도

변류기의 등가회로 및 종류⁕

변류기 특성

변류기 관련 용어⁕

2)CT계급

  • 계기용 변성기의 정확도를 나타내는 것으로 정격부담하에서 정격주파수의 정격전류 또는 정격전압을 가했을 때의 비오차의 한도를 나타낸다
계급호칭용도
0.1표준형특별 정밀 계측용, 계기용 변성기
0.2시험용의 표준기
0.5일반 계기용정밀계측용
1.0보통 계측용, 배전반용
3.0배전반용

3)최고전압

  • 규정된 조건하에서 특성을 보증할수 있는최고 허용전압
\[최고전압=\frac{선로의 공칭전압\times 1.15}{1.1}\]
공칭전압3.36.61122
최고전압3.457.211.525.8

CT정격

1)전압

  • CT의 절연등급을 설정(600[V], 2,500[V], 5, 00[V], 8,700[V], 15,000[V]등)

2)1차 전류정격(등급)

  • 연속 전류정격 : CT가 설치된 전류회로의 전류정격과 동일하거나 그 이상이 어야 함

3)등급요소

  • CT가 정격온도를 초과하지 않으면서
    지속적으로 운전할수 있을 때의 최대 1차전류를 결정하기 위해서
    CT의 Primary Ampeere Rating 에 곱하는 요소

4)정격전류

  • 정격1차전류
    1차 정격전류는 최대 부하전류보다 1.25∼1.5배 높게 선정하는 것이 바람직
    • 수용가 인입회로, 전력용 변압기회로 : 1.25~1.5
    • 전동기 부하 : 2.0~2.5
  • 정격2차전류
    CT 2차에 직렬접속되는 정격입력과 일치
    • 일반적인 계기, 계전기 : 5A 디지털 계전기 1A
    • 원방계측의 경우 2차 배전 부담 때문에 1A, 0.1A의 정격이 바람직
  • 정격 3차 전류
    다중접지, 직접접지 계통의 영상전류를 얻기위하여 사용
    • CT정격 1차전류가 300A 이하 : Y결선의 잔류회로 사용
    • CT정격 1차전류가 300A 초과 : 3차 권선부 CT사용

5)정격부담

  • 규정된 조건하에서 특성을 보증할 수 있는 변류기의 권선당 부담
  • CT2차 단자 간에 접속되는 피상전력
    부담[VA]=(정격2차전류)²×임피던스
\[ VA=I _{2}^{2}\times Z _{b}[VA] \]
I2 : 2차 정격전류(5A)
Zb : 부하 임피던스
(계전기, 계측기 및 케이블의 임피던스 포함한 총 부하)

6)변류기 표시방법

  • ANSI 표기
    C 200의 의미
    • 타입
      C형 : 관통형(1차권수가 1인것),
      T형 : 권선형
    • 2차 단자전압 : 200V인 변류기
      (2차 정격전류의 20배의 과전류에서 나타나는 전압)
      (표준부담 2[Ω], 정격부담 50[VA])
  • IEC, BS 규격
IEC 표기
\[ I_2 \times Z_b \times20=200 \to Z_b = \frac{ 200}{ 5 \times 20}=2 [Ω] \]
\[ VA=5 ^{2} \times 2=50[VA] , 표준분담 : 2[\Omega] \]

7)과전류 정수(과전류 정수)-보호용CT에만 적용

  • 변류기 1차 전류가 정격값을 상회하면 철심에 포화가 생겨 비오차가 매우 늘어난다
  • CT의 정격 부담하에서 변성비 오차가 -10%될 때의 1차 전류값과 정격 1차 전류의비로서, 이를 n으로하고 과전류 정수(5P급 : -5%, 10P급 : -10%)
  • 과전류 정수의 사용부담에 따른 변화
[VA]정격부담사용부담
40[VA]25[VA]15[VA]10[VA]
n(과전류 정수)n’>10n’>15n’>20n’>25
\[ n=\] \[ \frac{정격부담에서\ 비오차가-10\%가\ 될때의\ 1차전류}{1차\ 정격전류} \]
  • 사용부담이 줄어들수록 과전류 정수가 커지고 특성이 양호해짐

8)과전류 강도

  • 정의
    CT 권선에 고장전류가 흐를 경우 정격 1차 전류의 몇 배까지 견딜 수 있는가를 정하는 것이 정격 과전류 강도
  • 정격 과전류 강도
    정격 과전류 강도는 표준으로 40배, 75배, 150배, 300배이며, 300배
    초과는 별도 주문
정격 과전류 강도보증하는 과전류
40배정격 1차 전류의 40배
75배정격 1차 전류의 75배
150배정격 1차 전류의 150배
300배정격 1차 전류의 300배
  • 열적 과전류 강도
    • 권선이 과열에 의한 용단에 대한 강도
    • 일반적으로 1초960사이클0의 Steay State Fault Current에 대한 강도
    • 과전류에 의한 발열이 모두 도체에 축전괸다고 생각하고 1초간 통전한 후의 최종온도가 A종 절연은 150[℃] B종 절연은 350[℃]를 초과하지 않는 전류한도
\[ S= \frac{S _{n}} {\sqrt {t}} \]
Sn: 정격과전류강도
S: 통전시간 t초에 대한 열적 과전류강도
t: 통전시간(1초)
  • 기계적 과전류강도
    • 직류분은 포함한 최댓값에 의한 강력한 전자력에 대한 내력을 말하고,
      1차전류의 2.5배 최대 순시갑에 견딜수 있도록 요구
    • 1/2사이클first사이클 Fault Current(비대칭 포함)에 의한 강한 전자젹으로 권선의 변형에 대한 강도
    • 기계적 과전류 강도는 일반적으로 열적 과전류 강도의 2.5배

9)Thermal Short-time Rating

  • CT가 2차측 권선이 단락되어 있고 정격온도를 초과하는 권선이 없을 경우에
    1초동안 흘릴수 있는 Symmetrical RMS 1차 전류

10)Mechanical Short-time Rating

  • CT의 2차 측이 단락되어 있을 경우 기계적 손상을 받지 않고 흘릴 수 있는 최대 전류

11)Relaying Accuracy Rating

  • CT가 어느 정도의 전압을 정상 전류에 20배에 달하는 전압을 출력회로에 전달할수 있는지를 나타남
  • 일반적으로 릴레이는 CT의 정격전류의 몇 배에 해당되는 전류에 동작하기 때문에 Relaying Accuracy는 높은 과전류 시의 Accuracy를 참고하여야 함

CT개방 시 이상현상

변류기 운전중 개방⁕

Knee Point Voltage (포화점, 포화전압)

무릅전압
  • 변류기의 1차 권선을 개방하고
    2차 권선에 정격주파수의 교류전압을 인가하여 2차 여자전류를 측정하면
    2차 여자포화곡선이 그려지며 포화되기 직전의 2차 여자전압이 +10%증가할때
    2차 여자전류가 +50%증가되는 점을 포화점
    전압을 KneePointVoltage라함
  • 이 전압이 높은 특성의 CT를 계전기에 사용하여야 한다.
    포화특성시험에서 포화점에서 인가전압을 포화전압이라 하고
    이포화전압이 충분히 높아야 대전류 영역에서 확실한 보호가 가능
  • CT는 1차전류가 증가하면 2차 전류도 변류비에 증가하나,
    한계전류에 도달하면 1차전류는 증가하여도 2차전류는 포화하여 증가하지 않는다.
    따라서 CT의 포화전압이 높은것을 선택해야
    큰 고장전류에서도 확실한 보호계전기 동작을 기대할 수 있다
  • 보호방식 중 차동계전방식 또는 PilotWire 보호방식 등에서는
    양단의 CT포화특성의 일치가 매우 중요한 요소가 된다

계측기용과 보호계전기용CT차이점

CT용도별오차한도

1)IPL란

(Rated Instrument Limit Primary Current)

  • CT 2차 부담이 정격부담일 때 계측용 CT의 합성오차가 10% 또는 그 이상인 때의 1차전류의 최소값을 말한다.
  • 계통고장으로 인한 높은 전류로부터 계측용 CT에 연결된 계측기
    또는 이와 유사한 장치를 보호하기 위하여 합성오차는 10%보다 커야함

2)FS란

(Instrument security factor)

  • 정격 1차전류와 IPL과의 비를 말한다.
  • CT의 1차측에 계통 고장전류가 흐를 경우
    계측용 CT의 2차측에 연결된 계측기 또는 이와 유사한 장치는 FS값이 적을수록 안전
  • FS의 값은 특별히 정해진바는 없으나 계측용일 경우 5 또는 10이하로함

CT의 종류

1)절연구조에 따른 분류

  • 몰드형
    절연재료로 합성수지 등을 사용하여 권선 또는 전체를 절연한 CT로 저압 및 6.6[kV],22.9[kV]에 많이 사용함
  • 유입형
    절연유를 절연재료로 사용한 것으로 애자형, 탱크형 등의 고전압(22.9~345[kV]) 옥외용에 많이 사용함
  • 가스형
    절연유 대신 SF6 Gas를 사용한 것으로 최근 GIS설비용으로 많이 사용

2)권선형태에 따른 분류

  • 권선형CT
    1차, 2차 권선이 모두 한 철심에 감겨 있는 구조
  • 관통형CT
    1차 권선을 계통 케이블로 이용하고 이를 원형 CT철심 중심부로 통과시키고 원형 철실에 2차 권선이 균일하게 감겨 있는 구조
  • 부싱CT
    관통형 CT의 일종으로 부싱내의 도체를 CT의 1차 도체로 사용
  • 3차 권선부
    CT의 1차 전류가 300A가 넘는 비접지 또는 고저항 접지계통에서
    충분한 영상전류를 얻기 위하여 사용하고,
    2차권선에는 정상전류를 3차 권선에는 영상전류를 얻을수 있음.
    3차 권선비는 100/5[A]이다

3)특성에 따른 분류

  • 계측기용
    • 평상시 정상부하 상태에서 사용하여 정확도 위주
    • 사고시 포화되어 계측기 및 회로보호
  • 계전기용
    • 사고 시 사고전류에도 포화되지 않는 특성 필요
      (=KneePoint Voltage 높음)
    • 사고 시 보호계전기 동작
    • μ’높을 것

★★ 사용기기의 선정
★ 사용기기의 선정(변류기)
변류기
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