접지변압기(GTR)

접지변압기란

접지변압기는 3상 접지변압기이며 줄여서 GTR이라고 부른다.

중성점이 없는 비접지계통에 인공 중성점을 만들어 주는 장치다.

평상시에는 전류가 거의 흐르지 않고, 지락 때 영상전류의 길을 연다.

왜 필요한가

비접지계통은 지락 전류가 작아 1선 지락이 나도 운전을 계속할 수 있다.

대신 영상 경로가 없으면 건전상 전압이 오르고 지락점을 찾기 어렵다.

그래서 접지변압기는 중성점 전위 억제, 영상전류 경로, 과전압 억제를 맡는다.

결선과 종류

접지변압기는 1차를 Y결선하고 중성점을 대지에 연결하는 구조가 기본이다.

2차 Δ 권선은 부하 없이 두고 영상전류를 권선 내부에 순환시킨다.

지그재그 결선은 각 상 권선을 두 철심에 나눠 역방향으로 감는다.

종류는 Y-Δ형과 지그재그형 두 가지로 구분해 기억한다.

동작 원리

1선 지락이 나면 지락 상의 대지 전위가 떨어진다.

접지변압기의 낮은 영상 임피던스가 대지 경로를 열어 영상전류가 흐른다.

영상전류는 ZCT와 GPT 조합으로 검출되어 경보 또는 차단 동작으로 이어진다.

지락 전류는 접지 임피던스로 제한되어 아크 지속과 과도 과전압이 줄어든다.

앞서 본 것처럼 2차 Δ 권선은 부하에 연결하지 않는 무부하 권선이다.

계산 예제

이번에는 영상 임피던스가 지락 전류를 얼마나 제한하는지 계산해 본다.

1선 지락 시 영상전류는 상전압을 영상 임피던스로 나눈 값으로 본다.

상전압은 약 13.2kV이므로 계산하면 영상전류는 약 1,322A, 즉 1.3kA다.

이 정도 크기면 지락 검출 계전기가 영상전류를 확실히 감지할 수 있다.

정리

앞 문제의 답은 커진다. 영상 임피던스가 작을수록 지락 전류가 커진다.

GTR은 중성점이 없는 비접지계통에 인공 중성점을 만드는 변압기다.

종류는 Y-Δ형과 지그재그형이며, 지그재그형은 영상 임피던스가 낮다.

시험에서는 종류 설명과 함께 영상전류 경로를 만드는 동작원리를 쓴다.