CT 포화특성

무엇인가

변류기(CT)의 포화특성은 2차 여자전압이 무릎점 전압을 넘을 때 나타나는 특성이다.

이때 여자전류가 급증하여 1차 전류를 2차에 선형으로 전달하지 못한다.

포화의 원리

고장전류가 흐르면 2차 부담에 전압이 생기고, 그 전압이 무릎점을 넘으면 철심이 포화된다.

2차 유기기전력은 E2 = 4.44 f φ T2 이고, 포화되면 자속 φ가 더 늘지 못한다.

그래서 전압이 조금만 올라도 여자전류가 크게 증가하고, 2차 전류가 줄어든다.

무릎점 전압의 정의

정식으로는 CT 2차 단자에 정격 주파수의 정현파 전압을 가하고 다른 권선은 개방한다.

이때 전압을 10% 올렸을 때 여자전류가 50% 증가하는 지점의 전압을 무릎점 전압이라 한다.

무릎점 이상에서는 전압의 작은 증가에도 여자전류가 크게 증가한다.

계산 예제

CT 비는 2000이고, 2차 부담은 2 Ω, 1차 환산 최대 고장전류는 20 kA 이다.

2차 고장전류는 10 A 이고, 부담 2 Ω 에 걸리는 전압은 20 V 이다.

보호용 CT는 여유를 두어 무릎점 전압을 2배 정도 잡으므로 40 V 이상이 필요하다.

보호용과 계량용

보호용 CT는 고장 시 큰 전류가 흘러도 파형 왜곡 없이 계전기에 정확히 전달해야 한다.

그래서 무릎점 전압을 높게 잡고, 포화가 늦게 일어나도록 설계한다.

계측용 CT는 과전류가 들어오면 계기를 보호하기 위해 일찍 포화시키는 것이 유리하다.

헷갈리는 점

첫째, 무릎점 전압은 1차 정격 전류 기준이 아니라 2차 단자 전압이다.

둘째, 계량용과 보호용의 포화 기준을 같은 것으로 보면 안 된다.

셋째, 부담을 빼고 계산하면 필요한 무릎점 전압을 잘못 잡게 된다.

정리

정리하면 CT 포화는 2차 전압이 무릎점 전압을 넘을 때 여자전류가 급증하는 현상이다.

보호용 CT는 무릎점 전압과 정격 부담을, 계량용 CT는 정확도 범위를 기준으로 본다.

앞 문제는 2차 부담이 커지면 포화가 빨라진다는 것이 정답이다.