변류기 포화특성과 무릎점 전압

무릎점 전압의 정의

변류기 포화특성을 볼 때 핵심이 되는 값은 무릎점 전압이다.

쉽게 말하면 철심이 한계에 이르러 여자전류만 크게 늘기 시작하는 지점이다.

정식 정의는 2차 전압을 10% 높일 때 여자전류가 50% 증가하는 점의 전압이다.

원리: 자속 포화와 여자전류

변류기 2차 유기기전력은 최대 자속, 주파수, 2차 권수로 정해진다.

자속이 포화 영역에 들어가면 자속은 더 늘지 않고 여자전류만 커진다.

이 비선형 관계를 나타내는 것이 B-H 곡선이며, 포화 구간의 꺾임이 무릎점을 만든다.

계산 예제

가상의 조건으로 2차 유기기전력을 직접 계산해 보자.

주파수 60Hz, 2차 권수 500턴, 최대 자속 0.002Wb를 식에 대입한다.

계산하면 E2는 266.4V이다. 수백 V 수준이라 보호용 변류기 2차 전압 범위에 해당한다.

계측용과 보호용의 차이

계측용과 보호용 변류기는 요구하는 포화 조건이 서로 다르다.

계측용은 정격 부근의 정확도가, 보호용은 큰 고장전류까지의 비포화가 중요하다.

따라서 보호용 CT는 무릎점 전압과 과전류 정확도 등급을 함께 확인한다.

계전기 영향과 대책

포화된 CT는 1차 전류를 실제보다 작게 전달한다.

그 결과 2차 전류가 왜곡되고 고조파가 생겨 계전기가 잘못 판단할 수 있다.

2차 부담이 커지면 포화 여유가 줄어들므로 부담 관리도 함께 해야 한다.

대책은 정격 여유 확보, 부담 감소, 권선 수 증가, 철심 재질 개선이다.

핵심 정리

지금까지 배운 내용을 정리한다.

포화 원리, 무릎점 전압의 정의, 판정식, CT 구분, 대책을 기억하면 된다.

마지막으로 2차 부담이 포화 여유에 미치는 영향을 직접 풀어 보자.