변류기 이상현상

변류기 이상현상이란

변류기 이상현상은 1차 전류가 정상 범위를 벗어나거나 2차 회로가 비정상일 때 생기는 현상이다.

철심 포화와 과전압, 오차 증가로 보호와 계측 기능이 손상된다.

CT의 구조와 원리

변류기는 1차 대전류를 2차 소전류로 바꿔 계전기와 계측기에 넘긴다.

철심이 자속을 전달하므로 기자력은 N1·I1 = N2·I2 + N1·Ie로 평형을 이룬다.

여자전류 Ie가 커질수록 2차 전류 오차가 커진다. 이 비례가 깨지는 것이 이상현상이다.

이상현상의 전개

고장 초기에는 직류분이 섞인 큰 전류가 흘러 철심 자속을 빠르게 늘린다.

자속이 한계에 닿으면 철심이 포화되어 2차 전류가 실제 1차 전류에 비례하지 않는다.

그러면 계전기는 작은 전류를 받아 동작이 늦거나 불능이 된다.

원인별 비교

직류분 포화, 2차 개로, 과전류 포화, 부담 과대는 원인에 따라 나눠 본다.

원인이 달라도 결과는 철심 포화와 2차 전압 상승으로 모인다. 2차 개로는 고전압을 만든다.

보호용 CT는 과전류정수로, 계측용 CT는 정격전류 비오차로 등급을 나타낸다. 둘을 혼동하면 감점이다.

계산 예제: 비오차

공칭 변류비는 400/5 = 80이고, 실제 변류비는 400/5.1 ≈ 78.4이다.

비오차는 (Kn − K)를 K로 나눈 값에 100을 곱해 구한다.

대입하면 약 2.0%이며, 수 % 범위라 식과 대입이 맞다.

헷갈리는 점과 2차 개로

직류분과 포화는 같은 현상이 아니다. 직류분은 옵셋이고 포화는 자속의 한계다.

2차 측은 1차 전류가 흐르는 동안 개로하지 않는다. 개로하면 2차 전압이 고전압으로 올라간다.

2차 개로 대책은 2차 단락 장치와 과전압 보호 소자다. 접지만으로는 부족하다.

정리

앞 문제의 정답은 2차 단락 장치와 과전압 보호 소자다.

변류기 이상현상은 직류분, 2차 개로, 과전류 포화로 나타난다.

결과는 철심 포화와 고전압으로 모여 계전기 오동작과 절연 파괴로 이어진다.

대책은 과전류정수가 큰 CT 선정, 2차 단락 장치, 과전압 보호 소자다.