CT 선정시 고려사항
1. CT 비 선정
전류치의 변환비율을 CT 비라고 하는데, 정격 1 차 전류가 400A 이고 정 격 2 차 전류가 5A 인 경우에는 400/5A 와 같이 표시한다. 정격 1 차 전류치 가 두 가지가 있는 것을 2 중 정격 변류기라고 하며, 예로 800, 400/5A 와 같 이 표시한다. 우리회사에서는 대부분 CT 2 차 정격전류를 5A 로 통일하여 사 용하고 있으나 일부 CEE 사 계전기를 위해 설치된 Ring CT 의 경우에는 1A 를 사용하고 있다.
CT 의 정격 1 차 전류는 보호계전기 Setting 의 용이성 및 오차 최소화를 위해서 아래 표와 같이 선정한다.
구분 CT 정격 1 차 전류
Motor 용 Motor 정격전류의 1.3~1.5 배 TR 용 TR 정격전류의 1.5~1.7 배 Feeder 용 Feeder Total 부하전류의 1.5~1.7 배
2. 비오차 선정
비오차는 CT 의 정밀도를 나타내고 정밀도가 높은 CT 일수록 가격이 높 아진다. 따라서 일반적으로 CT 사용 목적 즉, 보호계전기용 또는 계기용에 따 라 CT 의 비오차를 달리 선택한다.
1) 일본 JEC 규격
CT 오차계급에는 1.0, 3.급의 2 가지가 있으며 정격주파수에서 정격 부담의 25~100%사이의 역률 0.8 인 진상부하 밑에서 아래 한도를 초 과해서는 안된다고 규정하고 있다.
오차계급 비오차
0.1In 0.2In 1.0In
1.0 급
±2.0% ±1.5% ±1.0%
3.0 0.5In ~1.0In 에서 ±3.0%
2) IEC 규격
JEC 규격과 비슷한데 표현법이 좀 다르다. 5P, 10P 는 정격전류까지 의 오차를 규정하는데 5P 은 JEC 의 1.0 급, 10P 는 3.0 급에 해당된다.
3) CT 비오차 의 미 및 선 정
만일 100/5A(공칭변류비: 20A)에 대해서 살펴보면
▶ 1.0급 혹은 5P CT는 정격전류에서 오차비가 ±1.0%이내이므로 2
. 20
~ 8 . 1 19 100 20 100 ) 100 (
100 =
× ±
± =
×
=Kn ε
k
즉 1차측에 100A가 흐를 때 2차전류는 4.95~5.05A가 흐를 수 있다.
▶ 3.0급 혹은 10P CT는 정격전류에서 오차비가 ±3.0%이내이므로 6
. 20
~ 4 . 3 19 100 20 100 ) 100 (
100 =
× ±
± =
×
=Kn ε
k
즉 1차측에 100A가 흐를 때 2차전류는 4.85~5.15A가 흐를 수 있다.
일반적으로 정밀도를 요하는 보호계전기용은 1.0(혹은 5P)CT를 사용 하고 계기류용은 3.0급(혹은 10P)CT를 사용한다.
3. 과전류정수 선정
CT의 1차전류가 정격전류를 크게 상회하면 CT철심에 포화가 생겨 아래 그림과 같이 비오차가 크게 늘어난다, 따라서 사고시 대전류에 의한 CT의 포화특성을 고려하지 않으면 보호계전기가 부동작이 되거나 예정시간에 동 작하지 않을 수 있다.
비오차
정격전류배수 CT-A
13n
CT-B 35n
[2 차 여 자 특 성 의 예]
1) JEC 규정
정격부담에서 비오차가 -10%가 되는 1차 전류의 정격 1차전류에 대한 배수를 n이라 하면 n>10과 같이 표현한다. 즉, 정격전류 10배의 전류가 1차측에 흐를 경우 비오차가 -10%가 된다. JEC 규격에서는 n>5, n>10, n>20을 표준으로 한다.
2) IEC규정
IEC규정에서는 상기에서 설명한 5P, 10P 후단에 과전류 정수를 표 현하고, 5P의 경우 비오차가 5%이내, 10P의 경우 10%이내를 의미한 다. 즉 5P20 CT는 1차측에 정격전류의 20배 전류가 흐를 경우 5%이 내의 비오차를 가져야 한다. IEC규정에서는 과전류 정수에 대하여 5, 10, 15, 20, 30을 표준으로 정하고 있다.
3) 과전류정수 선 정
보호계전기용 CT의 과전류정수는 계통 최대사고전류에서 CT가 포 화되지 않도록 최대사고전류를 CT 1차측 정격전류로 나눈 값이 과전 류정수 이하가 되도록 CT를 선정하여야 한다.
즉, 3상 단락전류가 25KA이고 CT비가 100/5A인 경우 과전류 정수 가 25이상이 되어야 하므로 IEC 규정으로 표현하면 5P30을 선정하여 야 한다. VCS의 Panel에 설치된 CT의 경우에는 Fuse가 최대사고전류 를 제한하는 특성이 있으므로 CT의 과전류정수를 작게 선정할 수 있 다. 또한 과전류정수 선정시 주의사항으로는 큰 과전류 계전기 선정시 CT 2차측에 사고전류에 비례한 큰 전류가 흐르게 되므로 계기, 보호계 전기의 열적, 기계적 내량이 문제가 될 수 있다.
4) 과 전 류 정 수 와 부 담 과 의 관 계
과전류정수 즉 CT의 포화는 철심의 특성 및 단면적이 같으면 아래 그림의 2차 여자특성과 같이 2차 유기전압에 의해 정해진다.
2차 여자전류
2차
유기전압
[2 차 여자특성의 예]
2차 유기전압은 2차권선의 임피던스를 무시하면 외부 부담에 비례 하므로 동일 CT에서는 과전류정수와 부담의 적은 대략 일정하게 된다.
즉 부담을 1/2로 하면 과전류정수는 약 2배가 된다. 따라서 큰 과전류 정수가 필요할 때에는 CT 2차측에 연결된 부하를 작게 함으로써 CT의 비오차를 줄일 수 있다. 아래 그림은 150/5A, n>10인 CT에 대하여 2 차의 부담에 따른 1차전류와 2차전류의 관계를 나타내었다.
1차전류
2 차전류
160VA 80VA 40VA
120VA
[과 전 류 영 역 에 서 의 특 성]
4. CT 부담 선정
상기에서 설명한 바와 같이 CT의 여러 특성은 부담에 따라 크게 변화하 므로 CT 선정시 부담을 명확히 하여야 한다. CT 부담이란 CT 2차단자간 또 는 3차단자간에 접속되어 있는 부하를 말하며, 2차전류 또는 3차전류에서 부 하로 소비되는 피상전력 볼트암페어[VA]와 그 부하의 역률로 나타낸다. 즉 2 차 전류 또는 3차 전류의 2제곱과 부하임피던스의 곱으로 계산할 수 있다.
또한 부담이란 용어는 부하의 구성요소인 계기, 보호계전기, Control Cable의 임피던스를 나타내는데 사용하기도 한다 보통 계기의 부담은 정격 전류에서의 소비VA이고 계전기의 부담은 정격전류에서의 소비VA 또는 동작 전류치에서의 소비VA로 표시한다.
기계형 계전기의 경우에는 부담이 크나 정지형 계전기의 경우에는 부담 이 작은 편이다. 또한 계기 및 보호계전기에 연결된 Control Cable의 길이가 길 경우 이에 요구되는 부담이 크므로 주의할 필요가 있다.
여기서 CT 2차측이 Open된 경우를 생각해보자. 2차측 Open된 경우 CT에 아주 큰 부담이 걸린 것으로 생각할 수 있으므로 CT 2차단자간에 고 전압이 유기되어 CT 2차회로의 절연파괴 및 철손 증대로 인한 과열이 발생 하게 된다.
5. CT 정격내전류 또는 과전류 강도 선정
CT는 주회로에 직렬로 접속되어 있으므로 사고 발생시 1차권선에는 큰 사고전류가 흐르게 된다. CT가 본래의 역할을 하자면 우선 CT 자신이 사고 전류에 견딜 수 있어야 한다.
JEC에서는 CT 정격부담의 25% 부담하에서 1차권선에 1초간 통전해도 규격에 정한 성능을 보증할 수 있는 과전류 한도를 정격 내전류라 정의하고 정격 내전류를 1차측 정격전류로 나눈 값을 정격 내전류 강도라 정의하였다.
또한 IEC규격에서도 정격 내전류를 40KA, 1Sec등과 같이 표현하는데 이 의미는 40KA에서 1Sec동안 견딜 수 있음을 의미한다.
실제 CT의 정격 내전류를 주회로의 3상 단락전류를 상회하는 값으로 선정하고 동시에 2차회로에 접속되는 계기, 보호계전기의 과전류 내량에 대 한 고려도 필요하다.
