변류기(CT)의 포화특성, 비오차, 과전류정수

1. CT의 포화특성 및 무릎전압(Knee Point Voltage)

1. 정의: CT 1차 측에 과전류가 흐를 때, 철심의 자기포화 현상으로 인해 2차 측 전류가 더 이상 비례하여 증가하지 못하고 오차가 발생하는 특성을 말함.
2. 무릎전압(Knee Point Voltage):
   • 2차 여자전압을 $10\%$ 증가시켰을 때, 2차 여자전류가 $50\%$ 증가하는 지점의 전압을 의미함.
   • 이 지점 이후로는 철심이 급격히 포화되어 변성 오차가 크게 발생함.

2. 비오차(Ratio Error, $\varepsilon$)

1. 정의: 실제 변성비가 공칭 변성비와 일치하지 않아 발생하는 오차를 백분율로 나타낸 것임.
2. 산출식:$$\varepsilon = \frac{K_n – K’}{K’} \times 100 [\%]$$
   • $K_n$: 공칭 변류비
   • $K’$: 실제 변류비

3. 과전류정수(Accuracy Limit Factor, $n$)

1. 정의: 비오차가 $-10%$가 될 때의 1차 전류를 정격 1차 전류로 나눈 값임.
2. 표기: $n>5, n>10, n>15$ 등으로 나타내며, 보호계전기용 CT에서 중요한 지표임.
3. 포화와의 관계: 과전류정수가 클수록 큰 사고 전류에도 포화되지 않고 정확한 전류를 전송할 수 있음을 의미함.

4. 변류기 사용부담에 따른 과전류정수의 변화 ($n’$)

CT의 과전류정수는 연결된 2차 부하(사용부담)에 따라 변하며, 부하가 커질수록 실제 과전류정수는 작아짐.

1. 관계식:$$n’ = n \times \frac{\text{변류기 정격부담 [VA]} + \text{변류기 정격 내부손실}}{\text{변류기 사용부담 [VA]} + \text{변류기 내부손실}}$$
2. 특징:
   • 사용부담 > 정격부담: 실제 과전류정수($n’$)는 정격 과전류정수($n$)보다 작아짐 $\rightarrow$ 조기 포화 발생.
   • 사용부담 < 정격부담: 실제 과전류정수($n’$)는 정격 과전류정수($n$)보다 커짐.

5. 결론 및 실무 고려사항

1. 보호계전기의 정확한 동작을 위해서는 사고 전류 시 CT가 포화되지 않도록 적절한 과전류정수 선정과 부하(Burden) 관리가 필수적임.
2. 특히 차동계전기 등 정밀한 비교가 필요한 경우, 각相 CT의 포화 특성을 일치시켜 오동작을 방지해야 함.