접지형 계기용 변압기(Ground Potential Transformer ; GPT)의 설명

접지형 계기용 변압기(Ground Potential Transformer ; GPT)의 설명

 

 

1. 접지형 계기용 변압기(GPT)의 정의

일반적으로 GPT(Ground Potential Transformer)라고 통용되고 있으나 IEC에서는 Earthed Voltage Transformer로 되어있습다.

즉, 1차 입력단자의 한쪽(U측)을 전원의 Line에 접속하고 다른 한쪽(V측)을 대지에 직접 접지하여 사용하는 계기용변압기를 말하며 3상일 경우 1차를 Y접속하여 그 중성점을 대지에 직접 접지하여 사용하는 계기용변압기를 말합니다.

 

 

2. GPT의 사용목적

GPT는 일반적으로 3상 선로에서 지락 사고 시 영상전압을 검출하고 동시에 SGR(선택지락계전기)등의 계전기가 동작 할 수 있을 정도의 지락전류를 흘려주기 위하여 사용하는 것이 통상적입니다.

 

1) 전력 시스템의 접지 상태 모니터링

- 접지형 계기용 변압기는 전력 시스템의 접지 상태를 모니터링하기 위해 사용됩니다. 접지 상태의 정확한 파악은 시스템의 안전성을 유지하는 데 중요합니다. 변압기는 전류, 전압 또는 무효전력을 변환하여 시스템의 접지 상태를 정확하게 측정하고 감시합니다.

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2) 보호 장치에 정보 제공

- 접지형 계기용 변압기는 전력 시스템의 보호 장치에 접지 상태에 대한 정보를 제공합니다. 이 정보는 시스템이 접지 상태로 인한 장애 또는 위험에 대응할 수 있도록 도와줍니다. 예를 들어, 변압기가 접지된 부분의 전류나 전압을 측정하여 과전류나 접지 장애를 식별하고 보호 장치에 경보를 전달할 수 있습니다.

 

3) 유지보수 및 운영상의 목적

- 변압기는 전력 시스템의 접지 상태를 추적하고 기록함으로써 시스템의 운영 및 유지보수를 지원합니다. 이러한 데이터는 시스템의 성능을 모니터링하고 개선하기 위해 사용될 수 있습니다.

 

4) 접지 시험 및 진단

- 접지형 계기용 변압기는 전력 시스템의 접지 시험 및 진단에 사용됩니다. 접지 시험은 전기 설비의 안전성 및 성능을 평가하고 문제를 진단하는 데 중요한 요소입니다. 변압기는 접지 상태를 측정하고 시스템의 접지 품질을 평가하는 데 사용될 수 있습니다.

 

 

3. GPT의 분류

GPT는 일반적으로 다음과 같은 종류가 있습니다.

1) 사용전로(계통)에 따른 분류

① 유효 접지계통용

(어느 1상(또는2상)이 접지되었을 때 다른 건전상의 대 대지전위가 건전시보다 1.4배 이하로 상승되는 계통)

② 비유효 접지계통용

(어느 1상(또는2상)이 접지되었을 때 다른 건전상의 대 대지전위가 건전시보다 1.4배 이상으로 상승되는 계통)

 

2) 오차계급에 따른 분류

3P, 6P급의 2종류가 있습니다.

** 참고 : JEC-1201은 3G, 5G로 분류.

 

3) 부담(Burden)에 따른 분류

15, 25, 50, 75, 100VA (10ⁿ 승배 포함)

** 참고 : JEC-1201은 25, 50, 100, 200, 500VA로 분류.

 

4) 과전압배수와 사용제한시간에 따른 분류

① 1.5Vn/30s : 유효 접지계통에서 사용.

② 1.9Vn/30s : 비유효 접 지계통에서 CB의 자동Trip장치(보호계전기)가 설치되어있을 때 사용.

③ 1.9Vn/8h : 비유효 접 지계통에서 CB의 자동Trip장치(보호계전기)가 설치되어있지 않을 때 사용.

Vn : 정격전압

** 참고 : JEC-1201은 1.9Vn/30min

 

5) 정격전압에 따른 분류

① 정격 1차 전압 : 220/√3, ~ 22900/√3 V 등등..

② 정격 2차 전압 : 110/√3, ~ 190/√3 V 등등..

③ 정격 3차 전압 : 110/3, ~ 190/3 V 등등..

 

 

4. GPT의 선정방법

3항과 같이 GPT의 종류는 다양하므로 전로(계통)의 상황과 필요한 용도에 따라서 선정해야 됩니다.

여기서는 6600V, 비유효 접지계통에서 SGR, CLR을 사용하여 접지사고를 보호할 목적으로 사용하기 위한 것을 선정하기로 합니다.

1) 3.1항의 비유효 접지계통용

이것은 과전압배수와 사용제한시간에서 선정이 되므로 생략해도 됩니다.

 

2) 3.4항의 1.9Vn/30S

 

3) 3.2항의 3P(3G)

통상적임(“예”에서 오차가 -5%정도 됨)

 

4) 3.3항의 부담 선정

일반적으로 전로(계통)에 따라서 선정이 되며 부담은 사용자의 의도에 따라 다를 수 있습니다. 즉 계전기를 몇 대 설치 할 것인가 또는 CLR을 얼마로 할 것인가가 중요합니다.

 

“예”

① 계전기(SGR) : 1대 (유도형 --- 38VA/190V)

② CLR : 25Ω (1개)

③ 조건 : 지락저항 --- 0Ω / 계전기 부담은 무시

첫째) 3차측에 흐르는 전류를 구합니다.

190V/25Ω=7.6A

둘째) GPT 1상의 부담(용량)을 구합니다.

110Vx7.6A=836VA

셋째) 정격전압(190/3V)일 때의 부담(용량)을 구합니다.

836VA/3=278.7VA-----≒300VA

 

즉, 300VA로 선정하면 된다. 다만 이때의 전압오차는 ≒-5%정도가 될 것입니다.

또한 IEC에 의하여 제작된 제품에 한 하며 굳이 오차를 3% 이내로 원한다면 836VA/√3=482.7VA 즉, 500VA로 선정하면 될 것입니다.

참고로 오차를 -10%정도로 감안한다면 150VA 이상이면 가능할 것입니다.

 

 

5. GPT 선정 및 사용 시 주의사항

· 2차 상전압에 접속되는 기기는 접지사고 시 정격전압이 √3배 상승 할 수 있으므로 충분한 과전압계수가 고려되어야 할 것입니니다.

· 2차 부담은 가능하면 정격부담의 1/√3이내로 하여 각상 균등하게 하는 것이 좋습니다.

· 3차 부담 및 CLR의 정격 및 사용제한시간을 충분히 검토할 필요가 있습니다.

· 1차중성점은 필히 대지에 접지시켜야 합니다.

· 근래에는 SGR이 정지형 또는 디지털형으로 생산되어 입력전압을 자유로이 정정 할 수 있으므로 과전압시의 오차보다는 사용제한시간을 고려하여 3차 부담을 선정하는 것이 경제적일 것입니다.

 

 

6. GPT의 종류

접지형 계기용 변압기의 종류는 다양할 수 있지만, 기본적으로는 전류 및 전압 변환에 사용되며 전력 시스템의 접지 상태를 모니터링하는 데 중요한 역할을 합니다. 종류에는 다음과 같은 것들이 있을 수 있습니다.

1) 접지형 전류 변압기(Grounding Current Transformer)

- 접지 시스템의 전류를 변환하여 계기 장치에 제공합니다. 전류 변압기는 일반적으로 접지된 부분의 전류를 측정하여 시스템의 접지 상태를 모니터링하는 데 사용됩니다.

 

2) 접지형 전압 변압기(Grounding Voltage Transformer)

- 시스템의 접지 전압을 변환하여 계기 장치에 전달합니다.

 

3) 다기능 접지형 계기용 변압기(Multifunction Grounding Potential Transformer)

- 다양한 접지 측정 및 보호 기능을 수행할 수 있는 변압기로, 전류 및 전압 변환 외에도 다른 기능을 수행할 수 있습니다.

 

4) 고전압 접지형 계기용 변압기(High Voltage Grounding Potential Transformer)

- 고전압 시스템에서 사용되며, 더 높은 전압 및 전류를 다룰 수 있습니다.

 

5) 접지형 무효전력 변압기 (Grounding Reactive Power Transformer)

- 시스템의 접지된 부분에서 발생하는 무효전력을 측정하기 위해 사용됩니다.