변류기 즉 CT는 전기 시스템에서 없어서는 안 되는 매우 중요한 요소입니다. 전류를 측정하고 기기를 보호하는 계전기를 동작시키는 중요한 측정 도구입니다. 이번 포스팅에서는 이 CT의 정격에 대하여 알아보겠습니다. 국내에서 일반적으로 적용하고 있는 IEC 규격을 상세히 알아보고 또한 요즘 미국으로 많이 진출하는데 이를 위해서 NEMA/IEEE규격도 확인해 보겠습니다.
1. IEC의 CT 정격
1) CT 1차 정격 전류
CT의 1차 전류 정격은 측정하려는 예상 최대 전류보다 커야 합니다. 계측용 CT의 1차 정격 전류는 최대 전류의 1.5배를 초과하면 안 됩니다. 보호계전용의 CT 1차 정격 전류는 고장전류가 흐를 동안 보호 검출 값을 얻을 수 있는 값으로 선정되어야 합니다.
1차 정격 전류 값은 IEC 60044-1에 의하여 다음과 같이 선정되어야 합니다.
10, 12.5, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75 A x 10의 배수
2) CT 2차 정격 전류
CT의 2차 전류 정격은 1A 나 5A 둘 중 하나입니다. CT 연결 장치가 디지털화됨에 따라 5A 2차 정격의 CT는 일반적이지 않습니다. 2차 케이블이 긴 경우 1A의 2차 권선의 CT는 변류기 및 2차 케이블 크기를 최소화할 수 있습니다.
3) 변류비 Kn
1차 권선 수에 대한 2차 권선 수의 비를 변류비라고 합니다. Kn = Ns/Np = Ipr/Isr
CT의 명판 (Nameplate)
4) 정격 단시간 전류 (Rated thermal short-time withstand current) Ith (kA)
이는 CT가 열적 및 동적으로 손상 없이 1초 동안 견딜 수 있는 가장 높은 수준의 rms 1차 고장 전류입니다. 고압 외함에 사용할 경우 Ith 등급은 전체 배전반의 정격 단시간 등급과 일치해야 합니다.
5) 과전류 계수 (Overcurrent coefficient) Ksi
이 과전류 상수는 CT의 단시간 정격과 1차 정격 전류의 비입니다. 이 계수는 CT를 제조하는 것이 얼마나 어려운지를 나타냅니다. 계수가 높다는 것은 물리적으로 더 큰 CT를 의미하므로 제조하기가 더 어렵습니다.
6) 정격 1차 회로 전압 Up (kV)
1차 회로 전압 정격은 CT에서 제공하는 절연 레벨을 나타냅니다. 케이블 또는 부싱 주위에 링 타입 CT가 설치되어 있는 경우 절연 레벨은 케이블 또는 부싱에서 제공할 수 있습니다.
7) 정격 실효 출력 (Rated real output power) VA, 정격 부담
CT 2차가 정확성과 성능을 보장하면서 제공할 수 있는 최대 전력입니다. 총합계 VA(케이블, 커넥터 및 부하 포함)는 CT의 정격 실제 출력 전력을 초과해서는 안 됩니다. 표준 값은 다음과 같습니다. 1, 2.5, 5, 10, 15 VA
예전에 디지털 기기가 아닐 때는 40VA 도 많이 사용이 되었으나 디지털 기기로 바뀐 이후로는 대용량의 CT가 필요하지 않게 되었습니다.
8) 계측용 CT의 정밀도 (Metering class)
미터링 클래스는 정격 1차 전류의 5~125%에서 CT 2차 전류의 정밀도를 나타냅니다. 이 레벨 이상에서는 CT가 포화하기 시작하고 2차 전류가 고정되어 연결된 미터링 기기의 입력단을 보호합니다.
9) 보호계전기용 CT의 정밀도 (Protection class)
보호 등급 CT는 높은 과부하 레벨에서 1차 전류를 2차 전류로 선형 변환합니다. 이러한 특성은 과전류 보호 계전기와 함께 사용하기에 적합합니다.
계전기 트립 설정은 일반적으로 최대 부하 전류의 10~15배이며 이 레벨은 CT 2차 전류 곡선의 선형 부분에 포함되어져야 합니다. 계전기 트립 레벨에 도달하기 전에 CT가 포화될 경우 고장이 감지되지 않은 상태로 유지되어 장비 손상 및 사람에게 심각한 위험이 발생합니다.
(가장 일반적으로 사용되는 보호 등급의 5PX이며 여기서 X는 정확도 한계 요소 (ALF)라고 하며 정격 1차 전류의 배수입니다. 2차 전류는 정격 1차 전류에서 +/-1% 오차를 가지며 X배의 과전류에서는 +/-5% 의 오차를 가집니다. )
전형적인 보호계전기용 CT의 정밀도는 5P10, 5P15, 5P20의 등급을 가집니다.
10) CT의 선정 (Selection of Current Transformer)
CT를 선택하기 위한 주요 고려 사항은 1차 및 2차 전류비, 실제 출력 전력 등급(VA) 및 정확도 등급입니다. 2차 선택 고려 사항은 정격 1차 전압, 주파수 및 단시간 정격입니다. 다음의 표를 참조하여 선정하면 됩니다
CT의 부담(VA) 선정
CT의 실제 출력 등급은 CT 2차 장치에 대한 예상 총부담보다 다음으로 높은 공칭 크기여야 합니다. 총부담은 출력 케이블, 커넥터 및 계측기의 합계입니다.
CT의 정밀도 선정
계기용 CT는 미터링 클래스 CT를 사용합니다. 클래스가 높을수록 (숫자는 낮은 것) 1차와 2차 전류 사이의 정밀도가 높습니다.
보호 계전기를 위한 CT는 5PX의 등급을 사용합니다. 계전기 트립 지점이 CT 2차 커브의 직선 부위의 50% - 100% 사이에 위치하도록 해야 합니다.
2. NEMA/IEEE 정격
앞서 살펴본 IEC 규격에 이어서 NEMA/IEEE 규격을 살펴보도록 하겠습니다. 이 정격은 일반적으로 북미 설비에서 제조되거나 북미에서 사용되는 전류 변성기에 적용됩니다. 정격의 표시는 3가지 내용으로 구성됩니다. 아래 그림에서 설명하고 있습니다.
1) 정확도 등급 (Accuracy class)
이 정확도 등급은 1차 정격 전류에 대한 2차 전류의 정확도를 표시합니다. 이 정확도는 CT의 2차 부하가 최대 부담을 초과하지 않는 경우에만 보장됩니다.
2) 등급 정격 (Class Rating)
CT가 적용되는 용도를 표시합니다.
B는 계측기용이고 H는 보호 계전기용입니다. 보호 계전기용 CT의 2차 정확도 등급은 1차 정격 전류의 5 - 20배 사이에서 보장되는 값입니다.
3) 정격 부담 (VA)
정확도 등급을 보장하기 위해 변류기 2차에 연결할 수 있는 최대 부하. 2차 케이블/와이어, 커넥터 및 부하를 포함하는 최대 부하.
다음 표는 2차 전류가 5A인 경우 옴 단위의 부담을 VA로 변환합니다.
4) 샘플 예제
이 표시는 정확도 등급 (Accuracy class) ±5%이고 최대 부담이 0.1Ω (2.5VA / 5A) 인 계기용 전류 변성기의 정격입니다.
이 표시는 정확도 등급 (Accuracy class) ±1.2%이고 최대 부담이 0.2Ω (5VA / 5A) 인 보호 계전기용 전류 변성기의 정격입니다.
참고자료 : https://electrical-engineering-portal.com/iec-nema-ieee-ratings-current-transformers-cts
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