계기용 변성기

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1. 개요
2. 계기용 변류기 (CT, Current Transformer)
3. 계기용 전압 변압기 (VT, Voltage Transformer)
4. 한국의 계기용 변성기
참조

1. 개요

계기용 변성기는 교류 대전류 또는 고전압을 측정하기 위해 사용되는 변성기로, 계기용 변류기(CT)와 계기용 전압 변압기(VT)가 있다. 계기용 변류기는 교류 대전류를 전압계, 보호 계전기 등에 사용하기 적합한 전류로 변환하며, 변류비와 부담, 정확도가 중요한 요소이다. 계기용 전압 변압기는 교류 고전압을 전압계나 보호 계전기에 적합한 전압으로 강압하며, 변압비가 핵심적인 요소이다.

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계기용 변성기
개요
명칭	계기용 변성기
영어 명칭	Instrument transformer
일본어 명칭	計器用変成器 (けいそうようへんせいき, Keisō-yō Henseiki)
종류	계기용 변류기 (CT: Current Transformer) 계기용 변압기 (VT: Voltage Transformer, PT: Potential Transformer)
계기용 변류기 (CT)
역할	대전류를 측정 가능한 소전류로 변환
결선 방식	Δ 결선 (델타 결선) Y 결선 (와이 결선)
용도	전류계, 전력계, 보호 계전기 등의 계측 장비에 전류 신호 제공 전력 시스템의 전류 측정 및 보호
계기용 변압기 (VT/PT)
역할	고전압을 측정 가능한 저전압으로 변환
용도	전압계, 전력계, 보호 계전기 등의 계측 장비에 전압 신호 제공 전력 시스템의 전압 측정 및 보호
특징
절연	높은 절연 내력 요구
정확도	정밀한 변환비 유지 필요
오차 보상	위상 오차 및 비율 오차 최소화 설계
표준
Measurement Canada Standard Dwg. No.3400 D3	델타 결선 CT 관련 표준 도면 (Measurement Canada)

2. 계기용 변류기 (CT, Current Transformer)

계기용 변류기(計器用變流器, Current Transformer^영어, CT)는 변류기의 일종으로, 교류 대전류 측정에 사용된다. 전압계 등의 계기나 보호 계전기를 동작시키기 위해 제어 회로에서 사용하기 쉽도록 전압을 강압시킨다.^[2]

2. 1. 구조 및 원리

변류기(CT)는 측정 대상 전원에 무시할 만한 부하를 제공하도록 설계되었으며, 정확한 전류비와 위상 관계를 가져 정확한 2차 측 계량이 가능하다.

변류기는 종종 절연된 전선이나 절연되지 않은 모선을 여러 번 감은 토로이드형 코어를 통해 한 번의 1차 측 턴을 통과시켜 구성한다. 이는 변압기 및 기타 장치의 고전압 부싱에 쉽게 적용할 수 있다. 2차 측 코어를 고전압 부싱 절연체 내부에 설치하고 통과 도체를 한 번의 턴 1차측으로 사용한다.

클램프 미터는 회로의 도체 주위에 쉽게 감을 수 있는 분할 코어를 가진 변류기를 사용한다. 이는 휴대용 전류 측정 장치에 사용되는 일반적인 방법이지만, 영구적인 설치에는 보다 경제적인 유형의 변류기를 사용한다.

특별히 제작된 광대역 CT는 일반적으로 오실로스코프와 함께 고주파 파형 또는 펄스 전력 시스템 내의 펄스 전류를 측정하는 데에도 사용된다. 한 가지 유형은 측정된 전류에 비례하는 IR 전압 출력을 제공한다. 다른 하나인 로고스키 코일은 비례 출력을 제공하기 위해 외부 적분기가 필요하다.

2. 2. 변류비 (Ratio)

변류비는 1차 전류와 2차 전류의 비이다. 1000:5 변류기는 1차측 권선에 1000A가 흐를 때 2차측 권선에 5A의 출력 전류를 제공한다. 표준 2차측 전류 정격은 5A 또는 1A이며, 표준 측정 장비와 호환된다. 1차 권선·2차 권선의 권수를 각각 ''N₁'' · ''N₂'', 1차 전류·2차 전류를 각각 ''I₁'' · ''I₂''라고 하면 다음과 같다.

:

\frac{N_2}{N_1} = \frac{I_1}{I_2}

2. 3. 부담 및 정확도 (Burden and Accuracy)

부하와 정확도는 서로 의존적이기 때문에 보통 결합된 매개변수로 표시된다.

계량형 변류기는 더 작은 코어와 VA 용량으로 설계된다. 이는 계량형 변류기가 더 낮은 2차 전압에서 포화되도록 하여 1차 전기적 고장 발생 시 민감한 연결된 계량 장치가 큰 고장 전류로 인해 손상되는 것을 방지한다. 0.3B0.6의 정격을 가진 변류기는 2차 부하가 최대 0.6Ω일 때, 2차 전류가 위상각 및 비율 오차를 모두 포함하는 정확도 다이어그램에서 0.3% 오차 이내에 있음을 나타낸다.^[2]

보호 회로에 사용되는 계전형 변류기는 더 큰 코어와 더 높은 VA 용량으로 설계되어 2차 측정 장치가 1차 회로의 대규모 그리드 고장 전류에 대해 실제 표현을 갖도록 한다. 2.5L400의 정격을 가진 변류기는 100A의 2차 전류(정격 5A의 20배)로 400V까지의 2차 전압을 생성할 수 있으며, 여전히 실제 정확도에서 2.5A 이내에 있음을 나타낸다.

1차에 전류가 흐르는 동안 변류기의 2차 권선이 낮은 임피던스 부하에서 분리되지 않도록 주의해야 한다. 이는 열린 2차 단자에서 위험하게 높은 전압을 발생시킬 수 있으며 (특히 계전형 변류기에서) 변압기의 정확도에 영구적인 영향을 미칠 수 있다.

2. 4. 다중 비율 CT (Multi-ratio CT)

2차 권선은 여러 개의 탭 지점을 갖추어 다양한 비율을 제공할 수 있다.

3. 계기용 전압 변압기 (VT, Voltage Transformer)

'''계기용 변압기'''(計器用変圧器, '''VT''', ''V''oltage ''T''ransformer)는 변압기의 일종으로, 교류 고전압 측정에 사용된다. 과거에는 '''PT'''(''P''otential ''T''ransformer)라고도 불렸다.^[1] 전압계 등의 계기나 보호 계전기를 동작시키기 위해 제어 회로에서 사용하기 쉬운 전압으로 낮춘다.^[1]

전력용 변압기와 달리 측정 오차를 줄이기 위해 권선의 전기 저항과 자속 누설을 작게 하고, 2차 측에 많은 전류를 흘릴 필요가 없어 소용량이다.^[1]

3. 1. 용도

계기용 변압기는 교류 고전압을 측정하는 데 사용되는 변압기의 일종이다. 과거에는 PT (Potential Transformer)라고도 불렸다. 제어 회로에서 사용하기 쉬운 낮은 전압으로 변환하여 전압계 등의 계기나 보호 계전기를 동작시키는 데 사용된다.^[1]

전력용 변압기와 달리 측정 오차를 줄이기 위해 권선의 전기 저항과 자속 누설을 작게 설계되었고, 2차 측에 많은 전류를 흘릴 필요가 없어 소용량이라는 점이 특징이다.^[1]

3. 2. 특징

전력용 변압기와 달리, 측정 오차를 줄이기 위해 권선의 전기 저항과 자속 누설을 작게 설계하며, 2차 측에 큰 전류가 필요하지 않아 소용량이다.^[1]

3. 3. 변압비 (Voltage Ratio)

변압비는 1차 전압과 2차 전압의 비이다. 1차 권선 및 2차 권선의 권수를 각각 ''N₁''・''N₂'', 1차 전압 및 2차 전압을 각각 ''V₁''・''V₂''라고 하면 다음과 같다.

:

\frac{N_2}{N_1} = \frac{V_2}{V_1}

4. 한국의 계기용 변성기

한국의 계기용 변성기 산업은 높은 기술력을 바탕으로 성장해왔다. 특히, 스마트 그리드 구축과 신재생에너지 확대 정책에 따라 수요가 증가하고 있다.

참조

_[1] 웹사이트 Measurement Canada Standard Dwg. No.3400 D3 Delta Connected CTs http://www.ic.gc.ca/[...] MEASUREMENT CANADA 2012-12-12
_[2] 웹사이트 Limits of the 0.3 and 0.6 accuracy classes for measuring current transformers http://www.ic.gc.ca/[...] Measurement Canada 2013-04-18
_[3] 웹인용 Measurement Canada Standard Dwg. No.3400 D3 Delta Connected CTs http://www.ic.gc.ca/[...] MEASUREMENT CANADA 2012-12-12

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