변류기 과전류정수·과전류강도

과전류정수의 정의

변류기는 큰 전류를 계전기가 읽을 수 있는 작은 전류로 줄여 넘기는 기기다.

과전류정수는 비오차가 규정 한도 이내로 유지되는 최대 배수를 뜻한다.

보호계전기용 변류기 선정에서 가장 자주 나오는 핵심 개념이다.

구성요소와 포화 원리

변류기는 1차 권선, 철심, 2차 권선, 2차 측 부담으로 이루어진다.

사고 전류가 커지면 철심이 포화하여 2차 전류가 1차 비율을 따라가지 못한다.

부담이 커지면 포화가 더 빨라지므로 과전류 한계가 낮아진다.

과전류정수가 n이면 정격 과전류 한계 1차 전류는 n × I1r이다.

과전류정수 선정 계산

예제로 확인해 보자. 1차 정격전류 200A, 최대 고장전류 4000A인 경우다.

필요한 과전류정수는 고장전류를 정격 1차 전류로 나눈 값 이상이다.

4000을 200으로 나누면 20이므로 과전류정수는 20 이상이어야 한다.

20배는 일반 보호용 변류기 범위 안의 값이므로 과전류정수 20을 선정한다.

IEC와 ANSI 표기

보호용 변류기의 표기는 IEC 방식과 ANSI 방식으로 나뉜다.

IEC 표기는 오차 값을 직접 보여 주고, ANSI 표기는 단자전압으로 보여 준다.

두 방식은 같은 성능을 다르게 나타낸 것이므로 서로 환산해 비교할 수 있어야 한다.

C200은 20배 과전류에서 단자전압 200V를 뜻한다.

부담과 과전류정수

과전류정수는 정격 부담에서 보증되는 값이다.

부담이 커지면 철심 포화가 빨라져 과전류 한계 배수가 낮아진다.

실제 부하가 정격 부담을 넘으면 오차가 커지므로 부담을 재산정해야 한다.

잔류 자속이 있으면 포화가 더 빨리 일어난다.

과전류강도

과전류강도는 사고 전류에도 변류기가 손상되지 않고 견디는 능력이다.

열적 강도는 단락전류가 짧게 흐를 때 권선 온도 상승을 제한하는 능력이다.

기계적 강도는 단락 시 도체 사이에 작용하는 전자력을 버티는 능력이다.

전자력은 전류의 제곱에 비례하므로 피크 전류에 대한 기계적 강도가 중요하다.

핵심 정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

과전류정수는 비오차 한도를 보증하는 최대 배수이며 정격부담과 함께 쓴다.

과전류강도는 단락 시 열적·기계적으로 견디는 능력이다.