계기용변류기(Current Transformer ; CT)의 기본원리 및 종류

계기용변류기(Current Transformer ; CT)의 기본원리 및 종류

 

 

 

1. 계기용변류기(CT)의 기본원리

1) 변류비

- 1 차 전류에 대한 2차 전류 크기의 비율

- 변류비가 정확하지 않은 이유 : 여자전류 & 누설리액턴스

2) 비오차

- 공칭변류비와 측정변류비 사이의 백분율 오차

 

 

2. 계기용변류기(CT)의 종류

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1) 권선형태의 따른 분류

관통형 CT	붓싱형 CT
환상철심에 2차 권선이 균일하게 감기고 철심중심부를 1차권수도체가 관통	관통형CT의 일종으로 철심의 내경과 단면적이 커서 자속밀도가 낮아 포화특성이 좋아 대전류 영역에 적당

 

2) 검출용도에 따른 분류

정상CT	영상CT	보조CT
정상분을 얻기위한 CT로 3상전류를 얻기위해 3대의 CT가 필요	1차권선이 3상일괄로 통과되고 그 주위에 환상철심을 두고 2차권선을 감아 영상전류 검출	오차보상.소폭의 전류조정을 위해 사용

 

3) 특성에 따른 분류

계측기용CT	계전기용CT	C형 CT	T형 CT
-평시부하에서 계측용으로 사용 -사고시 계측기및 회로 보호	상당한 대전류 영역에서도 포화되지 않아야 함	철심의 누설자속이 규정치 이내이고 권선이 균일	철심의 누설자속이 커서 변류비에 영향을 줄 수 있음(권선형CT일부)

 

 

3. 계기용변류기(CT)의 특성

1) 가극성 & 감극성

- 1차전류의 방향에 대하여 2차전류의 방향을 나타내는 특성

- 일반적으로 감극성이 표준

2) 2차 부담

- CT 2차 회로에 접속되는 부하

- 정격은 [VA]로 표시

- CT 2차 부하가 증가하면 오차발생

- 오차는 동일한 부하라면 2차전류가 클수록 동일한 전류라면 2차부하가 클수록 커진다.

- 정격부담 : 오차범위를 유지하는 부하 임피던스

 

3) 과전류강도

- CT에 정격주파수, 정격부담상태로 열적,기계적 손상없이 1초간 인가 할 수 있는 최고 1차 전류를 정격1차전류로 나눈값

- 40, 75, 150, 300 등이 있음

 

 

4) 과전류정수 n

- CT 2차측에 정격부담 접속 후 1차측에 정격주파수의 과전류 인가시 비오차가 -10%가 될 때 1차전류와 정격1차전류의 비

5) 오차계급(Acuracy class)

- 변류비오차 또는 위상각오차등에 대하여 계급별로 허용범위를 정한것

 

6) 과전류정수와 2차부담

-과전류정수와 2차부담과의 곱은 거의 일정

n X 2차부담 [VA] ≒ constant

2차부담이 작아지면 여자전류로 인한 오차는 줄어들게 되고 -10%의 오차가 발생되는 1차전류가 더 커지게 된다. 이는 과전류 정수가 더 커지게 됨을 의미한다.

 

2차부담과 과전류정수는 반비례관계가 있으므로 CT코일이나 철심을 변화시킬수 없을때에는 이 둘중 하나를 변화시켜 CT특성을 변화 시킬 수 있다.

 

 

7) 포화특성

- CT는 1차전류가 증가하면 2차전류도 변류비에 따라 증가

- 어느 한계에 다다르면 철심이 포화하여 2차전류가 증가하지 않음

 

8) Saturation Voltage(VX) 포화전압

-1차전류에 의해 포화되지 않는 전압

-정격부담전압

V = I X R X n

 

9) Knee Point voltage

- CT 1차측을 개방한후 2차단자에 정격주파수의 정현전압을 가할때 10%증가 전압에서 여자전류가 50%증가 되는 시점

- ANSI 45 (포화특성곡선 Tan45°)

- CT가 포화되면 계전기 부동작 가능성

 

 

4. 계기용변류기(CT)의 결선

1) 권선별 결선일반

- 1차권선: CT의 1차권선은 선로에 직렬로 결선

- 2차권선: 계측장치, 계전기의 전류코일을 극성에 따라 직렬로 결선

- 잔류회로는 항상 폐로되어야 함

 

2) Y(Star) 결선

- 기본결선으로 각상마다 CT를 설치 후 한쪽은 Common하고 다른 한측은 정상전류를 사용

- 일반적으로 보호하는 측을 Common

- 잔류회로를 만들어 영상전류 검출 가능

- 선간전류 = 상전류

 

3) △(Delta) 결선

- 선간전류가 상전류의 √3 배가 되고 위상차가 30도 발생하여 특별한 목적이외에 사용하지 않음[선간전류 = √3 상전류]

- 1상의 고장전류가 2개의 선전류에 영향

 

 

5. 계기용변류기(CT)의 개방

1) CT개방시 문제점

- 1차 전류가 모두 여자전류가 되어 CT의 철심은 포화 (1차 상쇄자속이 없어짐)

- 철심이 포화되면 여자전류가 급격히 커지고 2차 단자에는 고전압이 유기

 

2) CT 2차측 개방