변류기 2차측 개방

변류기의 정의

변류기(CT)는 1차 전류에 비례하는 2차 전류를 내는 계기용 변성기다.

2차측이 열리면 2차 권선에 고전압이 유기되어 감전과 절연파괴를 일으킨다.

변류기는 1차 회로에 직렬로 연결되어 계측과 보호 회로를 고전압 계통에서 분리한다.

이 2차측 개방 사고가 이번 영상의 핵심이다.

정상 운전과 기자력 평형

정상 운전에서는 1차 기자력과 2차 기자력이 서로 상쇄된다.

1차 기자력은 1차 전류와 1차 권수의 곱, 2차 기자력은 2차 전류와 2차 권수의 곱이다.

그래서 N₁I₁ ≈ N₂I₂가 성립하고, 철심 자속은 매우 작게 유지된다.

이 기자력 평형이 깨지는 대표 상황이 2차측 개방이다.

2차측 개방의 과정

2차측이 열리면 2차 전류 I₂가 0이 된다.

그러면 2차 기자력이 사라져 1차 기자력을 상쇄할 것이 없어진다.

1차 전류 전부가 여자전류가 되어 철심 자속이 급증한다.

자속이 늘어 철심이 포화하고 과열이 생긴다.

결국 2차 권선에 고전압이 유기되어 절연파괴와 감전 위험이 커진다.

계산 예제

2차 권수 1000턴, 60Hz, 단면적 0.002 m², 최대 자속밀도 1.2T인 CT를 본다.

최대 자속은 자속밀도에 단면적을 곱해 0.0024 Wb가 된다.

정현파 기준 유기 전압 식에 대입하면 약 639.4 V가 나온다.

정격 2차 전류 5A 회로에서도 수백 V의 전압이 나타나 매우 위험하다.

계측용과 보호용 비교

계측용과 보호용 CT는 같은 2차 개방이라도 나타나는 거동이 다르다.

계측용은 포화가 빨리 일어나 계기를 보호하도록 설계된다.

보호용은 포화가 늦어 2차 개방 시 과전압이 더 문제가 된다.

채점에서는 원인을 기자력 식으로 설명했는지부터 본다.

작업 절차와 정리

CT 작업 절차는 단락, 분리, 점검, 해제 순서로 진행한다.

작업 전에는 단락 링크로 2차측을 먼저 단락한 뒤 단자를 분리한다.

작업 후에는 단락을 해제해야 계전기가 전류를 받는다.

정리하면 2차 개방은 기자력 상쇄가 사라져 생기는 사고다.