측정용 전류 변압기와 보호용 전류 변압기의 실제 비교

보호 CT 정확도보호 CT 정확도는 정밀한 과금 방식이 아니라 고장 발생 시 예측 가능한 성능에 관한 것입니다. 정확도는 정격 전류의 특정 배수에서 발생하는 "복합 오차"로 정의됩니다. 일반적인 보호 등급은 다음과 같습니다.5P10.이 지정은 다음과 같이 분류됩니다.:

• 5: 정확도 한계에서 합성 오차는 5%를 초과하지 않습니다.
• P: 이 문자는 보호 등급 CT로 지정됩니다.
• 10: 이는 정확도 한계 계수(ALF)입니다. 이는 CT가 정격 1차 전류의 최대 10배까지 지정된 정확도를 유지함을 의미합니다.

간단히 말해, 5P10 CT는 1차 전류가 정상 정격의 10배일 때 릴레이로 전송되는 신호가 이상적인 값의 5% 이내에 있도록 보장하여 릴레이가 올바른 트립 결정을 내릴 수 있도록 합니다.

부담 및 VA 등급

부담CT의 2차 단자에 연결된 총 전기 부하로, 볼트-암페어(VA) 또는 옴(Ω) 단위로 측정합니다. CT에 연결된 모든 장치와 전선은 이 부하에 영향을 미칩니다. CT의 정격 부하를 초과하면 정확도가 저하됩니다.

총 부담은모든 구성 요소의 임피던스의 합2차 회로에서:

• CT 자체의 2차 권선 저항.
• CT를 장치에 연결하는 리드선의 저항.
• 연결된 장치(미터 또는 릴레이)의 내부 임피던스입니다.

총 부담 계산:엔지니어는 다음 공식을 사용하여 총 부담을 계산할 수 있습니다.총 부담(Ω) = CT 권선 R(Ω) + 전선 R(Ω) + 장치 Z(Ω)예를 들어, CT의 2차 권선 저항이 0.08Ω이고, 연결선의 저항이 0.3Ω이며, 계전기 임피던스가 0.02Ω일 경우, 전체 회로 부하량은 0.4Ω입니다. 이 값은 CT의 정격 부하량보다 작아야 CT가 정상적으로 작동합니다.

측정용 CT는 일반적으로 낮은 VA 정격(예: 2.5VA, 5VA)을 갖는데, 이는 단거리에서 고임피던스, 저소비전력 계량 장치에 연결되기 때문입니다. 보호용 CT는 훨씬 더 높은 VA 정격(예: 15VA, 30VA)을 필요로 하는데, 이는 보호 계전기의 저임피던스, 고소비전력 코일을 작동시키기에 충분한 전력을 공급해야 하며, 종종 훨씬 더 긴 케이블 길이를 필요로 하기 때문입니다. CT의 부하 정격을 실제 회로 부하와 잘못 일치시키는 것은 계측 및 보호 방식 모두에서 흔히 발생하는 오류의 원인입니다.

무릎점 전압 이해

무릎점 전압(KPV)은 보호용 CT에만 적용되는 중요한 매개변수입니다. CT 코어가 포화되기 전까지 CT의 유효 작동 범위의 상한을 정의합니다. 이 값은 고전류 사고 발생 시 보호 계전기가 안정적인 신호를 수신하도록 하는 데 필수적입니다.

엔지니어는 CT의 여자 곡선을 통해 KPV를 결정합니다. 이 곡선은 2차 여자 전압과 2차 여자 전류를 나타냅니다. "무릎"은 이 곡선에서 코어의 자기 특성이 크게 변하는 지점입니다.

그만큼IEEE C57.13 표준이 지점에 대한 정확한 정의를 제공합니다. 갭이 없는 코어 CT의 경우, 무릎 지점은 곡선의 접선이 수평축과 45도 각도를 이루는 지점입니다. 갭이 있는 코어 CT의 경우, 이 각도는 30도입니다. 이 특정 지점은 포화의 시작을 나타냅니다.

CT가 무릎점 전압 이하에서 작동하면 코어는 선형 자기 상태에 있습니다. 이를 통해 연결된 계전기의 고장 전류를 정확하게 재현할 수 있습니다. 그러나 2차 전압이 KPV를 초과하면 코어는 포화 상태에 도달합니다. 포화는 고장 발생 시 큰 AC 전류와 DC 오프셋으로 인해 발생하는 경우가 많으며, 이로 인해 CT가자화 임피던스가 크게 떨어짐변압기는 더 이상 1차 전류를 2차 측으로 충실하게 반사할 수 없습니다.

KPV와 보호 신뢰성 간의 관계는 직접적이고 중요합니다.

• 무릎 아래 지점:CT 코어는 선형적으로 동작하며, 보호 계전기에 공급되는 고장 전류를 정확하게 나타냅니다.
• 무릎 위 지점:코어가 포화됩니다. 이로 인해 자화 전류가 크게 증가하고 비선형 동작이 발생하여 CT가 실제 고장 전류를 더 이상 정확하게 반영하지 못하게 됩니다.
• 릴레이 동작:보호 계전기는 정상 작동을 위해 정확한 신호가 필요합니다. 계전기가 결정을 내리기 전에 CT가 포화되면 계전기가 고장의 실제 크기를 감지하지 못해 트립이 지연되거나 완전히 작동하지 않을 수 있습니다.
• 시스템 안전:따라서 CT의 니포인트 전압은 고장 발생 시 예상되는 최대 2차 전압보다 충분히 높아야 합니다. 이를 통해 계전기는 고가 장비를 보호하는 데 필요한 안정적인 신호를 수신할 수 있습니다.

엔지니어는 최악의 고장 조건에서 CT가 불포화 상태를 유지하는 데 필요한 KPV를 계산합니다. 이 계산을 위한 간단한 공식은 다음과 같습니다.

필수 KPV ≥ If × (Rct + Rb)

어디:

• If= 최대 2차 고장 전류(암페어)
• Rct= CT 2차 권선 저항(옴)
• Rb= 릴레이, 배선 및 연결의 총 부담(옴)

궁극적으로 무릎점 전압은 극한의 전기적 스트레스 하에서 보호 CT가 안전 기능을 수행할 수 있는 능력을 나타내는 주요 지표 역할을 합니다.

현재 변압기 명판 표시 디코딩

변류기 명판에는 성능 용량을 나타내는 간략한 코드가 포함되어 있습니다. 이 영숫자 명칭은 엔지니어를 위한 간략한 언어로, 부품의 정확도, 적용 분야 및 작동 한계를 명시합니다. 이러한 코드를 이해하는 것은 올바른 장치를 선택하는 데 필수적입니다.

측정 CT 클래스 해석(예: 0.2, 0.5S, 1)

측정 CT 등급은 정격 전류에서 허용되는 최대 오차 백분율을 나타내는 숫자로 정의됩니다. 숫자가 작을수록 정밀도가 높습니다.

• 1학년:높은 정밀도가 중요하지 않은 일반 패널 측정에 적합합니다.
• 클래스 0.5:상업 및 산업 청구 애플리케이션에 사용됩니다.
• 클래스 0.2:고정확도 수익 측정에 필요합니다.

일부 등급에는 'S' 문자가 포함됩니다. IEC 측정 CT 등급에서 'S'로 표시되는 0.2S 및 0.5S와 같은 등급은 높은 정확도를 나타냅니다. 이 등급은 일반적으로 정밀한 측정이 중요한 요금 계량 애플리케이션, 특히 전류 범위의 하단에서 사용됩니다.

보호 CT 클래스 해석(예: 5P10, 10P20)

보호 CT 클래스는 고장 발생 시 동작을 설명하는 3부분으로 구성된 코드를 사용합니다. 일반적인 예는 다음과 같습니다.5P10.

5P10 코드 분석:

• 5: 첫 번째 숫자는 정확도 한계에서의 최대 합성 오차(5%)입니다.
• P: 5P10과 같은 분류에서 'P'는 '보호 등급'을 의미합니다. 이는 CT가 정밀 측정보다는 보호 계전 용도로 주로 설계되었음을 나타냅니다.
• 10: 마지막 숫자는 정확도 한계 계수(ALF)입니다. 이는 CT가 정격 정격의 10배에 달하는 고장 전류까지 지정된 정확도를 유지함을 의미합니다.

마찬가지로,10P20CT 클래스에는 10%의 합성 오차 한계와 정확도 한계 계수가 있습니다.2010P20과 같은 명칭에서 숫자 '20'은 정확도 한계 계수를 나타냅니다. 이 계수는 전류가 정격 전류의 20배일 때 변압기의 오차가 허용 한계 내에 유지됨을 나타냅니다. 이 성능은 심각한 단락 조건에서 보호 계전기가 제대로 작동하는 데 필수적입니다.

응용 프로그램 가이드: CT를 작업에 맞추기

적절한 변류기 선택은 선호의 문제가 아니라 적용 분야에 따라 결정되는 필수 조건입니다. 측정용 변류기는 금융 거래에 필요한 정밀성을 제공하는 반면, 보호용 변류기는 자산 안전에 필요한 신뢰성을 제공합니다. 각 변류기를 어디에 적용할지 이해하는 것은 건전한 전기 시스템 설계 및 운영에 필수적입니다.

측정 CT를 사용해야 하는 경우

엔지니어는 전기 소비량의 정밀한 추적이 주요 목표인 모든 어플리케이션에서 측정용 CT를 사용해야 합니다. 이러한 장치는 정확한 청구 및 에너지 관리의 기반이 됩니다. CT는 정상 부하 조건에서 높은 정확도를 우선시하도록 설계되었습니다.

측정 CT의 주요 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 수입 및 관세 측정: 공공 서비스 제공업체는 주거, 상업 및 산업 고객에게 청구서를 발송하기 위해 고정밀 CT(예: 0.2S, 0.5S 등급)를 사용합니다. 이러한 정확도는 공정하고 정확한 금융 거래를 보장합니다.
• 에너지 관리 시스템(EMS): 시설에서는 이러한 CT를 사용하여 여러 부서 또는 장비의 에너지 소비량을 모니터링합니다. 이 데이터는 비효율적인 부분을 파악하고 에너지 사용을 최적화하는 데 도움이 됩니다.
• 전력 품질 분석: 전력 품질 분석기는 고조파 및 순간 전압 강하와 같은 문제를 진단하기 위해 정확한 입력이 필요합니다. 특히 중전압 시스템에서 이러한 측정을 위해서는 계기용 변압기의 주파수 응답이 매우 중요합니다. 최신 분석기는 신뢰할 수 있는 데이터가 필요할 수 있습니다.최대 9kHz전체 고조파 스펙트럼을 포착하기 위해 주파수 최적화 변압기가 필요합니다.

선택에 대한 참고 사항:전력계나 분석기용 CT를 선택할 때 몇 가지 요소가 중요합니다.

• 출력 호환성: CT의 출력(예: 333mV, 5A)은 계측기의 입력 요구 사항과 일치해야 합니다.
• 하중 크기: 정확도를 유지하려면 CT의 전류 범위가 예상 부하와 일치해야 합니다.
• 신체적 적합성: CT는 도체 주위에 물리적으로 꼭 맞아야 합니다. 유연한 로고프스키 코일은 대형 모선이나 좁은 공간에 적합한 실용적인 솔루션입니다.
• 정확성: 청구의 경우 0.5% 이상의 정확도가 표준입니다. 일반적인 모니터링의 경우 1%면 충분할 수 있습니다.

보호 CT를 사용해야 하는 경우

엔지니어는 과전류 및 고장으로부터 인명과 장비를 보호하는 것이 주요 목표인 경우 보호용 CT를 사용해야 합니다. 이러한 CT는 극한의 전기적 사고에도 작동 상태를 유지하도록 설계되어 보호 계전기에 안정적인 신호를 제공합니다.

보호 CT의 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 과전류 및 접지 고장 보호: 이러한 CT는 위상 또는 접지 고장을 감지하는 계전기(ANSI Device 50/51 등)에 신호를 공급합니다. 그러면 계전기는 회로 차단기를 트립하여 고장을 격리합니다. 중전압 개폐기에서는 전용제로 시퀀스 CT접지 결함 보호의 경우 잔류 연결보다 더 자주 권장됩니다.3상 CT. 잔류 연결은 모터 시동 시 또는 위상 오류 시 포화 불균형으로 인해 잘못된 트립을 초래할 수 있습니다.
• 차동 보호: 이 제도는 보호 구역으로 유입되는 전류와 유출되는 전류를 비교하여 변압기 및 발전기와 같은 주요 자산을 보호합니다. 이 제도에는 일치하는 보호용 CT 세트가 필요합니다.현대 디지털 릴레이소프트웨어 설정을 통해 다양한 CT 연결(와이 또는 델타)과 위상 변화를 보상할 수 있어 이러한 복잡한 방식에서 상당한 유연성을 제공합니다.
• 거리 보호: 송전선로에 사용되는 이 방식은 보호 CT를 사용하여 고장 임피던스를 측정합니다. CT 포화는 이 측정값을 왜곡하여 계전기가 고장 위치를 ​​잘못 판단하게 할 수 있습니다. 따라서 CT는 측정 기간 동안 포화를 방지하도록 설계해야 합니다.

ANSI C57.13에 따르면 표준 보호 CT는 최대 다음까지 견뎌야 합니다.20번고장 발생 시 정격 전류를 유지합니다. 이를 통해 가장 중요한 순간에 릴레이에 사용 가능한 신호를 전달할 수 있습니다.

잘못된 선택의 높은 비용

잘못된 유형의 CT 사용은 심각한 결과를 초래하는 중대한 오류입니다. 측정용 CT와 보호용 CT의 기능적 차이는 호환되지 않으며, 불일치는 위험하고 비용이 많이 드는 결과로 이어질 수 있습니다.

• 보호를 위한 측정 CT 사용: 이것은 가장 위험한 실수입니다. 계측용 CT는 계측기를 보호하기 위해 낮은 과전류에서 포화되도록 설계되었습니다. 주요 고장 발생 시에는 거의 즉시 포화됩니다. 포화된 CT는 높은 고장 전류를 재현하지 못하고, 보호 계전기는 사고의 실제 크기를 감지하지 못합니다. 이로 인해 트립 지연 또는 완전한 작동 실패가 발생하여 장비 손상, 화재 및 인명 피해를 초래할 수 있습니다. 예를 들어, CT 포화는 변압기 차동 보호 계전기의 작동을 방해할 수 있습니다.악의적외부 결함으로 인해 원치 않는 트립이 발생합니다.
• 측정을 위한 보호 CT 사용: 이러한 선택은 재정적 부정확성을 초래합니다. 보호 CT는 정상 작동 전류에서 정밀성을 보장하도록 설계되지 않았습니다. 정확도 등급(예: 5P10)은 대부분의 시스템이 작동하는 최저 등급이 아닌 정격의 높은 배수에서 성능을 보장합니다. 이를 청구에 사용하는 것은 자로 모래알을 재는 것과 같습니다. 결과적으로 발생하는 에너지 요금은 부정확하여 전력 회사의 수익 손실이나 소비자의 과다 청구로 이어질 수 있습니다.

중대한 실패 시나리오:거리 보호 계획에서 CT 포화로 인해 릴레이가 측정됩니다.더 높은 임피던스실제 값보다 작습니다. 이로 인해 릴레이의 보호 범위가 사실상 단축됩니다. 즉시 해결되어야 하는 고장이 더 먼 거리에 있는 고장으로 인식되어 트립이 지연될 수 있습니다. 이러한 지연은 전기 시스템에 가해지는 스트레스를 연장하고 광범위한 손상 가능성을 높입니다.

결국, 잘못된 CT 선택으로 인한 비용은 부품 자체의 가격을 훨씬 넘어섭니다. 장비 파손, 운영 중단, 부정확한 재무 기록, 그리고 안전 위협으로 이어집니다.

하나의 CT가 측정과 보호를 모두 수행할 수 있나요?

측정 및 보호 CT는 설계 방식이 서로 다르지만, 엔지니어는 두 가지 기능을 모두 수행하는 단일 장치가 필요한 경우가 있습니다. 이러한 요구로 인해 특수 이중 용도 변압기가 개발되었지만, 이러한 변압기에는 특정 장단점이 있습니다.

이중 목적(10등급) CT

특수 카테고리로 알려진클래스 X 또는 PS 클래스 전류 변압기는 계측 및 보호 기능을 모두 수행할 수 있습니다. 이러한 장치는 5P10과 같은 표준 정확도 등급으로 정의되지 않습니다. 대신, 엔지니어가 특정 보호 체계에 대한 적합성을 검증하는 데 사용하는 주요 매개변수 집합에 의해 성능이 결정됩니다.

IEC 표준에 따르면Class X CT의 성능은 다음과 같이 정의됩니다.

• 정격 1차 전류
• 회전율
• 무릎점 전압(KPV)
• 지정된 전압에서의 자화 전류
• 75°C에서의 2차 권선 저항

이러한 특성 덕분에 이 장치는 정상 조건에서 높은 계측 정확도를 제공하는 동시에 고장 발생 시 안정적인 계전기 작동을 위한 예측 가능한 니포인트 전압을 제공합니다. 이 장치는 성능을 정확하게 파악해야 하는 고임피던스 차동 보호 체계에 자주 사용됩니다.

실제적 한계와 상충 관계

Class X CT가 있음에도 불구하고, 측정과 보호 기능을 모두 수행하는 단일 장치를 사용하는 것은 종종 기피되는 경향이 있습니다. 두 기능은 근본적으로 상충되는 요구 사항을 가지고 있습니다.

측정 CT는 민감한 계측기를 보호하기 위해 조기에 포화되도록 설계되었습니다.보호 CT가 설계되었습니다릴레이가 고장을 감지할 수 있도록 포화에 저항해야 합니다. 이중 목적 CT는 이 두 가지 상반된 목표 사이에서 타협해야 합니다.

이러한 절충안은 이중 목적 CT가 전용 장치만큼 두 가지 작업을 모두 잘 수행하지 못할 수 있음을 의미합니다. 설계가 더 복잡해지고 비용이 더 많이 듭니다. 대부분의 경우, 계측용과 보호용으로 각각 하나씩, 두 개의 개별 특수 CT를 설치하는 것이 더 안정적이고 비용 효율적인 솔루션입니다. 이 접근 방식은 두 가지 모두청구 시스템그리고 안전 시스템은 손상 없이 작동합니다.

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선택 중측정 및 보호 CT운영 우선순위에 따른 명확한 결정입니다. 하나는 청구의 정확성을 제공하고, 다른 하나는 장애 발생 시 신뢰성을 보장합니다. 시스템 안전, 재무적 정확성, 그리고 장비 수명을 위해 올바른 유형을 선택하는 것은 타협의 여지가 없습니다. 엔지니어는 항상 CT 사양과 연결된 장치의 요구 사항을 상호 참조해야 합니다.

에이최종 검증 체크리스트포함 사항:

1. 1차 전류 결정: CT 비율을 최대 부하에 맞춰주세요.
2. 부담 계산: 연결된 모든 구성요소의 부하를 합산합니다.
3. 정확도 클래스 확인: 계량이나 보호에 적합한 클래스를 선택하세요.

자주 묻는 질문

CT의 2차 회로가 열려 있으면 어떻게 되나요?

2차 회로가 개방되면 위험한 고전압이 발생합니다. 1차 전류는 자화 전류가 되어 철심을 포화시킵니다. 이러한 상태는 CT를 파괴하고 심각한 감전 위험을 초래할 수 있습니다.

안전이 최우선입니다.계측기를 회로에서 분리하기 전에 항상 2차 단자를 단락시키세요.

엔지니어는 어떻게 올바른 CT 비율을 선택합니까?

엔지니어는 시스템의 정상 최대 전류가 CT의 1차 정격 전류에 근접하는 비율을 선택합니다. 이렇게 하면 CT가 가장 정확한 범위 내에서 작동할 수 있습니다. 예를 들어, 90A 부하에는 100:5A CT가 적합합니다.

측정용 CT가 보호에 안전하지 않은 이유는 무엇입니까?

측정 CT는 고장 발생 시 빠르게 포화됩니다. 따라서 보호 계전기에 실제 고장 전류를 보고할 수 없습니다. 계전기가 차단기를 트립하지 못해 장비 파손 및 심각한 안전 위험을 초래합니다.

하나의 CT가 계량과 보호 기능을 모두 수행할 수 있나요?

특수 등급 X CT는 두 가지 역할을 모두 수행할 수 있지만, 설계상 절충안입니다. 최적의 안전과 정확성을 위해 엔지니어는 일반적으로 계측용과 보호용으로 각각 두 개의 별도 전용 CT를 설치합니다.