계기용 변압기

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1. 개요
2. 비율
3. 부담 및 정확도
4. 표시
5. 종류
- 5.1. 콘덴서형 전압 변압기 (CVT)
  - 5.1.1. 구조 및 원리
  - 5.1.2. 전력선 통신 응용
참조

1. 개요

계기용 변압기(PT)는 1차 전압과 2차 전압 간의 비율로 표시되며, 전자기형, 콘덴서형, 광학형의 세 가지 주요 유형이 있다. 전자기형은 권선형 변압기이며, 콘덴서형은 전압 분배기를 사용하여 선로 전압을 낮추는 데 사용된다. 광학형은 파라데이 효과를 이용한다. 콘덴서형 전압 변압기(CVT)는 전력 시스템에서 초고압 신호를 감압하여 저전압 신호를 제공하며, 전력선 통신에서 고주파 통신 신호를 필터링하는 데 사용되기도 한다.

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계기용 변압기
기본 정보
변압기 원리도
종류	변압기
측정 대상	전압, 전류
사용 목적	전력 계통의 전압 및 전류 측정
상세 정보
1차 전압	고전압
2차 전압	저전압 (표준화된 전압으로 변환)
정격 부담	측정 장비 및 계전기에 적합하도록 설계됨
역할
전압 변환	고전압을 측정 가능한 낮은 전압으로 변환
절연	고전압 회로로부터 측정 장비 및 계전기 절연
표준화	측정 시스템 간의 호환성 보장
장점
안전성	작업자와 측정 장비 보호
정확성	정확한 전압 및 전류 측정
표준화	측정 시스템 간의 호환성 보장
활용
전력 시스템 모니터링	전력 시스템의 상태를 실시간으로 모니터링
계전기 보호	전력 시스템의 이상을 감지하고 보호
에너지 관리	에너지 소비를 효율적으로 관리
주의사항
과부하 방지	정격 부담을 초과하는 부하 연결 금지
정확한 결선	극성을 확인하여 올바르게 결선
정기적인 점검	절연 상태 및 작동 상태 점검

2. 비율

계기용 변압기(PT)는 일반적으로 1차 전압과 2차 전압 간의 전압비로 설명된다. 예를 들어, 600:120 PT는 1차 권선에 600V가 인가될 때 120V의 출력 전압을 제공한다. 표준 2차 전압 정격은 120V 및 70V이며, 이는 표준 측정 장비와 호환된다.

3. 부담 및 정확도

부담 및 정확도는 서로 의존적이기 때문에 보통 결합된 매개변수로 표시된다.

계량형 계기용 변압기(PT)는 전력 변압기보다 작은 코어와 VA 용량으로 설계되었다. 이는 계량형 PT가 낮은 2차 전압 출력에서 포화되도록 하여 전력망 장애에서 발생하는 큰 전압 스파이크로 인해 연결된 민감한 계량 장치가 손상되는 것을 방지한다. 0.3W, 0.6X의 정격 값을 가진 작은 PT(사진의 명판 참조)는 2차 부담이 최대 W 부하(12.5W^[1] )일 때 2차 전류가 위상각 및 비율 오차를 모두 포함하는 정확도 다이어그램에서 0.3% 오차 평행사변형 내에 있음을 나타낸다. 동일한 기술이 X 부하(25W)^[2] 정격에 적용되지만 0.6% 정확도 평행사변형 내에서 적용된다.

4. 표시

변압기 권선 1차측(보통 고전압) 연결 전선은 여러 종류가 있다. H₁, H₂ (때로는 내부적으로 접지되도록 설계된 경우 H₀)와 X₁, X₂로 표시될 수 있으며, 때로는 X₃ 탭이 있을 수도 있다. 때로는 동일한 전압 변압기에 두 번째 절연 권선(Y₁, Y₂, Y₃) 및 세 번째(Z₁, Z₂, Z₃)도 있을 수 있다. 1차측은 상과 접지 또는 상과 상으로 연결될 수 있다. 2차측은 보통 한 단자에 접지되어 정전 용량성 유도로부터 저전압 장비를 보호하고 인명 안전을 위해 사용된다.

5. 종류

계기용 변압기(PT)는 크게 전자기형, 콘덴서형, 광학형 세 가지로 나뉜다.

전자기 전압 변압기는 권선형 변압기이다.
광학 전압 변압기는 파라데이 효과를 이용하여 빛의 편광을 회전시키는 방식으로 작동한다.^[3]
콘덴서형 전압 변압기는 전압 분배기를 사용하여 전압을 낮춘 후 전자기 변압기를 사용한다.

5. 1. 콘덴서형 전압 변압기 (CVT)

콘덴서형 전압 변압기(CVT)는 전력 시스템에서 초고압 신호를 낮춰 저전압 신호를 제공하며, 전자기 PT보다 비용이 저렴하다는 장점이 있다.^[4]

CVT는 변전소 간 통신을 위해 송전 네트워크 전체에 걸쳐 반송파 통신 네트워크를 형성하는데, 파형 트랩과 함께 전력 주파수에서 고주파 통신 신호를 거르는 데 사용된다.^[5]

5. 1. 1. 구조 및 원리

커패시터 전압 변압기(CVT)는 변압기의 일종으로, 전력 시스템에서 초고압 신호를 낮춰 실제 VT(전압 변압기)에 저전압 신호를 제공하는 데 사용된다. 이는 전자기 PT보다 비용이 저렴하기 때문이다.

가장 기본적인 형태에서 이 장치는 세 부분으로 구성된다. 송전선에 걸쳐 있는 두 개의 커패시터 전압 분배기, 회로를 선로 주파수에 맞게 조정하는 유도성 소자, 그리고 계측 장치 또는 보호 계전기용으로 전압을 절연하고 추가로 낮추는 전압 변압기이다.

분배기를 선로 주파수에 맞게 조정하면 연결된 계측 또는 보호 장치의 부하 변화에 대한 전체 분할 비율의 민감도가 감소한다.^[4] 이 장치에는 최소 4개의 단자가 있다. 고전압 신호 연결 단자, 접지 단자, 그리고 계측 장치 또는 보호 계전기에 연결되는 두 개의 2차 단자이다.

커패시터 C₁은 종종 직렬로 연결된 더 작은 커패시터 스택으로 구성된다. 이렇게 하면 C₁에 큰 전압 강하가 발생하고 C₂에는 비교적 작은 전압 강하가 발생한다. 대부분의 전압 강하가 C₁에 있기 때문에, 이는 전압 변압기의 필요한 절연 레벨을 줄여준다. 이는 CVT가 고전압(100kV 이상)에서 권선 전압 변압기보다 더 경제적이다. 후자는 더 많은 권선과 재료가 필요하기 때문이다.

통신 시스템에서 CVT는 파형 트랩과 함께 전력 주파수에서 고주파 통신 신호를 필터링하는 데 사용된다.^[5] 이는 변전소 간 통신을 위해 송전 네트워크 전체에 걸쳐 반송파 통신 네트워크를 형성한다.

5. 1. 2. 전력선 통신 응용

계기용 변압기의 일종인 커패시터 전압 변압기(CVT)는 전력 시스템에서 초고압 신호를 낮춰 전압 변압기(VT)에 저전압 신호를 제공한다. 이는 전자기 PT보다 비용이 저렴하기 때문이다.

CVT는 기본적으로 세 부분으로 구성된다. 송전선에 걸쳐 있는 두 개의 커패시터로 구성된 전압 분배기, 회로를 선로 주파수에 맞게 조정하는 유도성 소자, 그리고 계측 장치나 보호 계전기에 사용될 수 있도록 전압을 절연하고 추가로 낮추는 전압 변압기이다.

전압 분배기를 선로 주파수에 맞게 조정하면 연결된 계측 또는 보호 장치의 부하 변화에 대한 전체 분할 비율의 민감도가 감소한다.^[4] CVT에는 최소 4개의 단자가 있다. 고전압 신호 연결 단자, 접지 단자, 그리고 계측 장치 또는 보호 계전기에 연결되는 두 개의 2차 단자이다.

커패시터 C₁은 종종 직렬로 연결된 더 작은 커패시터들의 스택으로 구성된다. 이렇게 하면 C₁에서 큰 전압 강하가 발생하고, C₂에서는 상대적으로 작은 전압 강하가 발생한다. 대부분의 전압 강하가 C₁에서 발생하기 때문에 전압 변압기에 필요한 절연 레벨이 줄어든다. 따라서 CVT는 고전압(100kV 이상)에서 권선 전압 변압기보다 더 경제적인데, 권선 전압 변압기는 더 많은 권선과 재료가 필요하기 때문이다.

통신 시스템에서 CVT는 파형 트랩과 함께 전력 주파수에서 고주파 통신 신호를 걸러내는 데 사용된다.^[5] 이는 변전소 간 통신을 위해 송전 네트워크 전체에 걸쳐 반송파 통신 네트워크를 형성한다.

참조

_[1] 웹사이트 PS-E-15 — Provisional Specifications for Approval of Electronic Voltage Transformers http://www.ic.gc.ca/[...] Measurement Canada 2013-04-18
_[2] 웹사이트 PS-E-15 — Provisional Specifications for Approval of Electronic Voltage Transformers http://www.ic.gc.ca/[...] Measurement Canada 2013-04-18
_[3] 간행물 Network Protection & Automation anshu AREVA 2002
_[4] 서적 Protection of industrial power systems second edition Butterworth-Heinemann 1996
_[5] 서적 Power system relaying third edition John Wiley and Sons 2008

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