변류기 (CT)의 1차 정격 전류를 어떻게 선정하는지에 대한 질문을 보았는데 개략적으로는 알고 있지만 정확한 답을 줄 수 없었습니다. 자료를 찾아봐도 근거가 없는 자료가 대부분이고 정확하지도 않은 것이 많았습니다. 그래서 규격과 자료를 찾아서 이번 포스팅에서 정리해 보려고 합니다.
1. 일반적인 CT 1차 정격 전류 선정 방법
일반적으로 선 전류의 1.25 ~ 1.5배 사이에서 IEC 60044-1의 CT 정격 전류 값을 선정한다고 설명되고 있습니다. 그러면 이 근거는 무엇일까요?
1) ABB 자료
Parameter Guide :https://library.e.abb.com/public/2c29911ba6444f568b87182f297951c5/Parameters%20guide_1VLG000733%20Rev.-,%20en.pdf
정격 1차 전류: 변류기의 변류에 기초가되는 1차측 전류의 값입니다. 정격 1차 전류는 시스템의 가장 높은 1차 전류와 같거나 높아야 합니다.
2) 슈나이더 자료 - Current Transformer Selection Guide
정격1차 전류는 항상 서비스 전류와 같거나 더 커야 합니다. 만약 CT 주변 온도가 40도를 초과하면 큐비클에 대한 감소 계수만큼 더 커져야 합니다.
3) 결론
위의 두 자료는 CT 1차 정격 전류가 라인의 전류보다 크면 문제가 없다고 하였기 때문에 1.25 - 1.5배를 곱할 이유가 없음을 알 수 있습니다. 저도 실제 프로젝트에서 1.25 ~ 1.5배의 배수를 곱해서 CT 1차 정격을 선정하였는데 그 이유를 한번 설명하도록 하겠습니다.
이 배수는 규격이나 코드에서 정한 것이 아닌 Engineering Practice라고 보아야 합니다. 예전에 아날로그 미터를 사용하던 때에는 전류계의 눈금이 CT비에 맞춰서 제작되었습니다. 그런데 예를 들어 1차 라인 전류가 1000A라고 하고 CT비를 1000/5A라고 한다면 정격 전류가 흐를 때 전류계의 눈금은 항상 눈금의 끝에 가서 위치하게 됩니다. 조금이라도 과전류가 흐르면 지시를 하지 못하는 사태가 발생합니다. 그래서 일반적으로 사람이 눈금을 읽을 때 2/3 지점에 지침이 오는 것이 보기 좋다고 생각해서 1.5를 곱했습니다. 그리고 1.5를 곱해서 가장 근접한 정격 값의 CT를 선정했습니다.
일반 전류계
이 Practice가 남아서 현재도 그렇게 사용하는 것입니다. 지금은 디지털 미터를 사용하기 때문에 눈금을 읽는데 불편한 문제는 더 이상 없지만 관례적으로 그렇게 하는 것입니다. CT는 1차 전류의 120%까지는 비례해서 표시할 수 있기 때문에 약간의 여유를 두어 1.1배를 곱해서 결정해도 문제가 없습니다. 엔지니어의 선택에 따를 문제이지만 여전히 아날로그 미터를 많이 쓰기 때문에 1.25 ~ 1.5배 사이의 선택이 나쁘지 않습니다.
2. 전동기 부하용 CT의 1차 정격 전류 선정
전동기 부하용 CT는 2.5 ~ 3 배를 곱한다는 자료가 있습니다.
그러나 전동기 부하라고 CT비를 이렇게 하는 것은 일반적이지 않습니다. 저의 경험 상에서도 이렇게 CT를 선정한 경우가 없습니다. 전동기 부하는 기동시에 기동전류가 6배까지 흐르기 때문에 이때 과도한 충격을 받을까 염려할 수도 있지만 CT는 기본적으로 과전류 강도가 높기 때문에 기동전류로는 영향을 미치지 않습니다. 그러나 아날로그 미터의 경우는 보통 3배의 Over Scale을 둡니다. 전류 지침에 과도한 힘이 가해지면 미터가 고장 날 확률이 높아지기 때문에 정격 보다 3배 정도의 전류 지침을 만들어 두어 이를 해소하기 위함입니다.
300% OVER SCALE 전류계
전동기 부하도 1.25 ~ 1.5배 CT 1차 전류 선정하면 문제가 없습니다. 오히려 CT비를 너무 높이면 보호장치의 세팅에도 문제가 생길 수 있습니다. 적정한 CT비를 선정하는 것이 중요합니다.
3. 일반적인 부하 외의 특수한 경우 CT 1차 정격 전류
1) 변압기 차동 계전기용 CT
변압기 비율 차동 계전기용 CT의 경우에는 변압기 1차와 2차에 설치하는 두 변류기의 정격 전류는 변압기의 전압비에 역비례해야 합니다. 변압기 1차 CT의 전류에 변압비를 곱해서 2차측 CT의 전류비로 해야 합니다. 즉 154kV/22.9KV Transformer의 경우 50MVA 용량이라고 하면 1차측 CT비는 250/5A 정도가 되는데 이 경우 2차측 CT비는 250 x 154/22.9 = 1,681A 가 되는데 이 값과 유사한 1600/5A 로 정할 수 있으며 미세한 차이는 계전기 내에서 조정이 됩니다.
2) BUS 나 LINE 용 차동 계전기의 CT
Bus Protection의 경우에는 Bus Protection Relay에 연결된 모든 CT의 비율이 같아야 합니다. 즉 CT의 1차 전류값이 동일해야 합니다. 이 전류는 그 계통의 최고 전류보다 커야 합니다. 이 CT들은 모두 병렬로 연결되어 그 차 전류로 동작하기 때문에 매우 중요합니다.
BUS PROTECTION CT 배치도 샘플
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