영상전류 의 개요 및 검출 방법의 종류

영상전류 의 개요 및 검출 방법의 종류

 

1. 영상전류의 개요

영상전류란 3상 교류 회로에서 각 상의 전류 중에 동상으로 포함하고 있는 크기가 같은 전류로서 1차전류에 영상분이 포함되지 않을 때는 영상전류는 각 상의 벡터가 평형이 되어 "0" 이 된다. 그러나 1차 전류가 영상전류를 포함하고 있을 때에는 영상전류에 대응하는 자속이 생기고 2차측에는 영상전류의 3배의 전류가 흐른다. 또한 영상전류의 검출은 접지방식에 따라 구분하여야 한다.

 

2. 영상전류를 얻는 방법

1) 비 접지 계통

절연이 문제가 되지 않는 계통에서는 3상을 일괄하여 통과시키는 ZCT(영상변류기) 1대를 이용하여 검출하며 ZCT의 정격은 200/1.5㎃로 되어있다.

< 영상변류기 접속도 >

 

1개의 철심중심에 3상의 도체를 일괄하여 통하게 하고 그 위에 2차 권선을 감아서 자기적으로 평형된 상태로 영상전류를 얻는 변류기.

 

1-1) 주의사항

선로의 길이가 길 경우(300m) 이상의 경우 양단접지를 하고 짧은 경우 1개소만 접지하는 것이 좋다.

케이블 전원측에 ZCT를 설치하고 케이블 시이즈를 접지할 경우 ZCT를 관통시켜 접지한다.

케이블 부하측에 ZCT를 설치하고 케이블 시이즈를 접지할 경우 ZCT를 관통하지 아니하고 접지한다.

 

2) 저항접지, 직접접지, 다중접지 계통

2-1) Y결선의 잔류회로 이용법

선로에 단상 CT 3대를 각 상별로 설치하고 Y결선하여 잔류회로에서 영상전류를 얻는다. 이 경우는 직접접지계통에서 지락전류가 큰 경우에 적용된다.

< Y결선의 잔류회로 결선도 >

 

저항접지 계통에서는 CT 비 300/5 이하에서 적용.

(저항접지방식에서는 지락전류를 수백A 이하로 억제하기 때문에 변류비에 따라서 지락보호계전기의 탭 선정이 곤란한 경우가 발생할 수 있다. 따라서 유도형(아나로그)의 경우에는 변류비가 클 경우 탭 선정이 곤란하게 되며, 정지형 및 디지털형의 경우에는 탭 선정의 범위가 넓으므로 (800~1000/5A) 잔류회로 이용이 가능하다.

접지는 계전기 1차측에서 1개소만 접지한다.

 

2-2) 3권선 CT 이용법(영상분로방식)

고저항 접지 계통에서는 접지전류가 진상전류(충전전류)에 비해 적기 때문에 잔류회로에는 전류가 적어 별도로 3차 권선을 두어 오픈델타 결선을 하여 영상전류를 얻는다. 이때 2차회로는 잔류회로가 없는 Y 결선으로 하여야 한다.

< 3권선 CT 결선도 >

 

3차 회로의 영상전류 Io₃= Io × n₁/ 3n₃

보통 1차는 1턴, 3차는 30턴 이므로 1차 정격전류의 1/60 이 3차에 나타난다.

 

저항접지 계통에서는 CT비가 300/5(일본의 경우 400/5) 이상에 적용.

2차결선은 Y 결선으로 하고 잔류회로를 만들지 않고 계전기 2차측 1개소를 접지한다.

3차 권선은 △권선으로 한다.

변류비

- 1차 : 2차 = n : 5

- 1차 : 3차 = 100 : 5 = 20(정격전류에 관계없이 일정)

2차권선은 정상분, 역상분을 3차권선은 영상분을 검출한다.

 

2-3) 중성선 CT에 의한 검출방법

보호대상 전력설비(변압기)의 중성선에 영상 CT 1대를 설치하여 영상전류를 얻는 방법으로 이때 주변압기가 2대 이상일 때에는 영상CT를 각각의 변압기에 설치하고 영상 CT 회로 2차를 병렬로 결선하고 부하는 직렬로 연결한다.

 

2-4) 콘덴서접지와 누전차단기의 조합에 의한 방법

400V 이상의 전로에 설치해야 하는 지락차단장치는 접지형 콘덴서를 ELB를 트립시킬 수 있는 충분한 용량의 콘덴서를 Y결선하여 설치하여 상기 그림에서 설치하면 지락전류회로를 구성함으로서 기술기준에서 요구하는 지락차단을 용이하게 할 수 있다

< 중성선 CT 결선도 >

 

누전차단기의 정격감도전류에 적합한 콘덴서의 용량산출

- Ig : 지락전류

- E : 상간전압

- V : 선간전압

- Cs : 선로 1상의 대지정전용량(㎌)

 

2-4-1) 3상3선식(Δ결선)

Rg와 C의 관계에서 누전차단기의 감도전류(최대검출지락전류)가 구해진다.

- C : 콘덴서용량(F)

- Rg : 지락회로의 저항(기기고장저항, 기기접지저항, 콘덴서접지저항을 포함한다)

 

2-4-2) 단상2선식(2선을 모두 콘덴서 접지하는 경우)

2-4-3) 3상3선식 Y결선에 콘덴서 1개를 사용해서 중성점에 접지하는 경우

2-4-4) 단상2선식에 콘덴서 1개를 사용해서 일선을 접지하는 경우

 

[표] 400V 이상의 저압전로 지락차단기(ELB)의 동작에 필요한 콘덴서 용량

2-5) 주변압기가 345KV Auto Trans 계통에서는 중성점의 접지전류가 계통의 상황에 따라 조류방향이 바뀌기 때문에 사용치 못한다. 이때에는 주변압기 3차권선의 BCT를 병렬로 결선하여 영상전류를 얻어낸다.