목차(계기용 변압기)
계기용 변압기
❓계기용 변압기(VT)란
- 계측기나 보호용 계전기 등을 사용하여 주회로의 전압, 전류를 계측 제어하기 위하여 주회로의 전압이나 전류를 작은 값으로 변성해서 사용
- 전압용으로 계기용 변압기, 전류용으로 변류기를 전력 수급용으로 계기용 변압 변류기를 사용하는데 이것을 계기용 변성기
- VT란 어떤 전압 값을 이에 비례하는 전압값으로 변성하는 계기용 변성기
1️⃣원리
- 1차권선, 2차권선과 이것들을 결합하는 철심으로 구성되어 있으며 원리는 변압기와 동일
\[권수비(n)=\frac{1차 권선수}{2차 권선수}\]
- 1차 측의 전압 전류 임피던스값을 2차측으로 환산하려면 1/n, n,(1/n)²을 곱해서 구할수 있다
2️⃣계기용 변압기 정격
1)정격전압
- 정격1차전압:
- 공칭전압 (3.3[kV], 6.6[kV], 22.9/√3[kV] 등)
- 정격2차전압:
- 110[V], 110/√3[V] (100[V], 150[V], 190/√3[V]등)
2)정격부담
- 계기용 변성기(PT,CT)의 용량을 정격 2차 부단이라 한다. 정격 2차 전압하에서 부하로 소비되는 피상전력[VA]으로표시한다.
- 변류기(CT)의 부하는 직력로 접속
- PT(변압기)의 부하는 병렬로 접속
| 계급 | 정격부담 |
|---|---|
| 0.1, 0.2 급(표준용) | 10,15,25[VA] |
| 0.5급(정밀 계측용, 일반용) | 15,50,100,200[VA] |
| 1.0 또는 3.0급(일반용) | 15,50,100,200,500[VA] |
3️⃣분류
| 사용목적에 따른 분류 | 상사에 따른 분류 |
|---|---|
| 접지형, 비접지형 | 단상, 3상 |
4️⃣특성
1)비오차
실제 변류비와 공칭변류비가 얼마만큼 다른지를 나타내는 것이다.
\[\epsilon=\frac{K_n-K}{K}\times 100[\%]\]
2)위상각
1차 전압 벡터에 대해 180도 회전시킨 2차 전압 또는 3차 전압의 벡터가 이루는 각을 분으로 나타내는 것
3)극성 및 단자표시
- 변압기의 극성은 감극성이 표준이다.
- 단상PT : 1차측단자기호 (U,V), 2차측 단자기호(u,v) 중성점(n)
- 직병렬 접속의 계기용 변압기 1차 권선을 직병렬 접속하고, 2차권선을 직병렬 접속한다
- 3상 계기용 변압기 : 1차측(U,V,W)2차측(u,v,w), 중성점(1차 : O, 2차 : o)
- 배열 : 2차측에서 보아 왼쪽으로부터 U,V,W 및 u, v, w, a, b, c, d의 순서로 배열한다.
5️⃣접지 및 퓨즈 설치, 제품의 표시
1)접지
- 혼촉 방지 및 2차 회로 유기전압현상 방지를 위해 PT의 2차 측을 2차 중성선 또는 1차 단자를 접지한다. 접지 시 일반적인 주의사항은
- 2차 접근 금지
- 변압기의 단자 측보다는 계전기의 장치 측에서 실시
- 내선규정에서는 7,000[V]이상은 제 1종접지, 7,000[V]미만은 제3종 접지 실시
2)VT의 퓨즈
- VT의 1차측과 2차측에는 퓨즈를 설치하여야 한다
- 그 목적은
- 1차 측 : VT의 고장이 선로에 파급 금지하기 위한것으로 COS나 PF사용하고 0.5[A]나 1[A] 사용
- 2차측 : 오접속 및 부하의 고장등으로 인한 2차측 단락시 VT의 보호용으로 사용하는데 정격부담[A]별 3[A],5[A],10[A]등이 사용한다
3)제품의 표시
- 계기용 변압기, 0.2급, 6.6[kV]/110[kV], 15[kVA], 60[Hz]
- 명칭, 계급, 절연계급, 정격1차전압/정격2차전압, 정격부담, 정격주파수 표시
6️⃣변압기의 이상현상(중성점 불안정 현상)
1)원인
- 계통이 비접지계통일 경우 VT 접지할 경우
- 비접지계통에서 PT를 접지하면 계통에 용량성 전류가 흐르면서 중성점 전압이 불안정해질 수 있습니다.
- 계통이 접지 계통일 경우 일시적인 계통분리:
- 접지계통에서 일시적인 계통 분리가 발생하면 비접지 상태가 되어 중성점 전압이 불안정해질 수 있습니다.
- PT의 2차 부담이 극히 적은 경우
- 계통에 갑자기 전압이 인가되거나 사고 복구 시 PT의 2차 회로에 충격 전류가 흘러 중성점 전압이 불안정해짐
- 계통에 감지기 전압인가 또는 복구(사고)와 같은 충격에 의한 계통 혼란
- 차단기, 퓨즈의 용단, 단선 시
- 외부노이즈
- 외부 노이즈에 의해 PT의 2차 회로에 유도 전압이 발생하여 중성점 전압이 변동
2)불안정 현상 시 문제점
- 철공진을 일으켜 중성점에 과도진동현상 발생
- VT의 대지전압 높아져 철심에 자기포화현상 발생
- 포화로 인한 돌입전류로 다른 상의 대지전압을 상승시켜 다시 포화되어 진행
- 계측기 및 보호계전기 오동작
3)대책
- PT의 접지 방식:
- 저항 접지: PT의 2차측을 저항을 통해 접지하여 중성점 전압을 안정화시킬 수 있습니다. 저항 값은 시스템의 용량 및 특성에 따라 적절하게 선정해야 합니다.
- 페르자이트 코어 접지: 페르자이트 코어를 이용하여 비선형 저항 특성을 구현하여 중성점 전압을 안정화시킬 수 있습니다.
- PT의 정격 부담:
- PT의 정격 부담을 충분히 확보하여 외부 노이즈나 충격에 의한 영향을 최소화해야 합니다.
- 보호 계전기 설정:
- 중성점 불안정 현상에 대한 보호 기능을 갖춘 보호 계전기를 사용하고, 적절한 설정 값을 적용해야 합니다.
- 계통 구성:
- 가능한 한 접지 계통을 구성하여 중성점 불안정 현상을 방지해야 합니다.
- 노이즈 필터: 외부 노이즈를 차단하기 위해 노이즈 필터를 설치할 수 있습니다.
목차(계기용 변압기)
계기용 변압기
💯기출문제
●PT, GPT에서 중성점 불안정현상과 이에대한 대책에 대하여 설명하시오
○AFE0콘덴서형 계기용 변압기의 원리와 종류 및 특성
콘덴서형 계기용 변압기(Capacitor Voltage Transformer, CVT)는 고전압 선로의 전압을 직접 권선형 변압기로 변성하는 대신, 콘덴서를 이용하여 고전압을 분압하고, 이를 다시 권선형 변압기로 강압하여 사용하는 방식의 변압기입니다.
작동 원리:
- 고전압 분압: 고전압 선로에 직렬로 연결된 콘덴서에 의해 고전압이 분압됩니다.
- 권선형 변압기: 분압된 전압은 권선형 변압기의 1차측에 인가되어 2차측에서 필요한 저전압으로 변성됩니다.
- 계측기 연결: 2차측에서 얻어진 저전압은 계측기나 보호계전기에 연결되어 시스템 상태를 감시하고 보호합니다.
종류
- 결합 콘덴서형: 콘덴서와 변압기가 하나의 절연체로 밀봉된 형태입니다.
- 부싱형: 콘덴서가 부싱 내부에 설치된 형태입니다.
- 1차 리액터형: 1차측에 리액터를 추가하여 과전압 보호 기능을 강화한 형태입니다.
- 2차 리액터형: 2차측에 리액터를 추가하여 과전류 보호 기능을 강화한 형태입니다.
- 누설 변압기형: 누설 변압기를 이용하여 특성을 향상시킨 형태입니다.
- 보호 지역용: 보호 계전기에 사용되는 형태입니다.
- 비보호 지역용: 계측기에 사용되는 형태입니다.
특징
- 소형, 경량: 권선형 변압기에 비해 크기가 작고 무게가 가볍습니다.
- 고전압 적용 용이: 고전압 선로에 직접 적용하기 용이합니다.
- 절연 신뢰성 우수: 권선형 변압기에 비해 절연 신뢰성이 높습니다.
- 가격 경쟁력: 권선형 변압기에 비해 제작 비용이 저렴합니다.
- 정확도 우수: 높은 정확도를 가지고 있습니다.
- 고주파 특성 우수: 고주파 특성이 우수하여 고주파 성분을 포함하는 계측에 적합합니다.
장점
- 소형, 경량: 차지하는 공간이 적어 설치 공간이 제한적인 곳에 적합합니다.
- 고전압 적용 용이: 고전압 시스템에서도 안정적으로 사용할 수 있습니다.
- 절연 신뢰성: 절연 파괴의 위험이 적어 안전합니다.
- 가격 경쟁력: 초기 투자 비용을 절감할 수 있습니다.
단점
- 복잡한 구조: 권선형 변압기에 비해 구조가 복잡하여 유지보수가 어려울 수 있습니다.
- 외부 환경에 민감: 습도, 온도 등 외부 환경 변화에 민감할 수 있습니다.
응용 분야
- 송전선: 고전압 송전선의 전압 측정 및 보호
- 변전소: 변전소 내부의 전압 측정 및 보호
- 발전소: 발전소 내부의 전압 측정 및 보호
결론
콘덴서형 계기용 변압기는 소형, 경량, 고전압 적용 용이 등의 장점을 가지고 있어 고전압 시스템에서 널리 사용되고 있습니다. 하지만 복잡한 구조와 외부 환경에 민감한 단점도 가지고 있으므로, 시스템의 특성과 요구되는 성능을 고려하여 적절한 변압기를 선택해야 합니다.
●접지형 계기용 변압기(GVT)사용 시 고려사항에 대하여 설명하고, 설치 개수와 영상전압과의 관계에 대해서도 설명하시오
접지형 계기용 변압기(GVT) 개요
GVT(Grounded Potential Transformer)는 주로 계통의 중성점에 접지되어 영상 전류를 검출하는 데 사용됩니다. 이는 지락 보호, 계통의 불평형 상태 감시 등에 활용됩니다. GVT의 2차측은 일반적으로 접지되어 있으며, 1차측은 계통의 중성점에 연결됩니다.
GVT 사용 시 고려사항
- 용량: GVT의 용량은 계통의 용량, 지락 전류, 보호 계전기의 설정 값 등을 고려하여 적절하게 선정해야 합니다. 용량이 부족하면 지락 전류를 정확하게 검출하지 못할 수 있으며, 과도한 용량은 불필요한 비용 증가를 야기할 수 있습니다.
- 정격 전압: GVT의 정격 전압은 계통의 선간 전압과 일치해야 합니다.
- 접지 저항: GVT의 접지 저항은 가능한 한 낮게 유지하여 지락 전류를 정확하게 검출할 수 있도록 해야 합니다.
- 위치: GVT는 가능한 한 계통의 중성점에 가까운 곳에 설치해야 합니다.
- 보호: GVT는 외부 충격, 과전압 등으로부터 보호하기 위한 적절한 조치를 취해야 합니다.
- 절연: GVT의 절연 상태를 주기적으로 점검하고 유지해야 합니다.
- 규격: 관련 규정 및 표준에 맞는 GVT를 선택해야 합니다.
GVT 설치 개수와 영상 전압의 관계
GVT의 설치 개수는 시스템의 구성과 보호 요구 사항에 따라 달라집니다. 일반적으로 다음과 같은 경우에 GVT를 설치합니다.
- 각 변전소마다: 각 변전소마다 GVT를 설치하여 개별적인 지락 보호를 수행합니다.
- 각 전력 변압기마다: 각 전력 변압기마다 GVT를 설치하여 변압기 내부 지락을 검출합니다.
- 특정 구간에 집중 설치: 특히 지락 발생 가능성이 높은 구간에 집중적으로 GVT를 설치하여 감시를 강화합니다.
GVT의 설치 개수와 영상 전압의 관계
- GVT 개수 증가: GVT의 설치 개수가 증가하면 영상 전압의 감도가 높아져 더욱 정확한 지락 위치를 파악할 수 있습니다.
- 영상 전압 감도: 영상 전압의 감도는 지락의 크기와 위치에 따라 달라지며, GVT의 설치 위치 및 개수에 따라 영향을 받습니다.
결론
GVT는 전력 시스템의 안정적인 운전을 위해 필수적인 장치입니다. GVT를 설치할 때는 시스템의 특성, 보호 요구 사항 등을 종합적으로 고려하여 적절한 용량, 위치, 개수를 선정해야 합니다. 또한, 정기적인 점검과 유지보수를 통해 GVT의 성능을 유지해야 합니다.
💯기출문제 변성기 기타
○AFE0계기용 변성기의 절연방식을 분류 설명하시오
○AFE0특고 수전설비의 PT, CT가 소손되었을 경우 발생되는 현상에 대하여 설명하시오
●133.계기용 변성기의 종류 및 특성에 대하여 설명하시오(9)
계기용 변성기는 전력 시스템에서 전압과 전류를 측정하거나 보호 장치에 신호를 제공하기 위해 사용되는 장치입니다. 주로 계기용 변압기(PT)와 계기용 변류기(CT)로 나뉩니다. 각 변성기의 종류와 특징을 살펴보겠습니다.
계기용 변압기 (PT)
계기용 변압기는 고전압을 낮은 전압으로 변환하여 계측기나 보호 장치에 공급합니다. 주요 특징은 다음과 같습니다:
- 정확도: 계측기와 보호 장치의 정확한 동작을 위해 높은 정확도를 유지합니다.
- 절연: 고전압 회로와 계측기 사이의 절연을 제공합니다.
- 안전성: 2차 측이 단락되면 대전류가 흐를 수 있어 주의가 필요합니다
계기용 변류기 (CT)
계기용 변류기는 고전류를 낮은 전류로 변환하여 계측기나 보호 장치에 공급합니다. 주요 특징은 다음과 같습니다:
- 변류비: 1차 전류와 2차 전류의 비율로, 일반적으로 1차 전류/2차 전류로 표현됩니다.
- 절연: 고전류 회로와 계측기 사이의 절연을 제공합니다.
- 안전성: 2차 측 회로를 개방하면 고전압이 발생할 수 있어 주의가 필요합니다
계기용 변성기의 종류
- 건식 변성기: 절연재료로 종이나 면 등을 사용하며, 주로 저전압 옥내용으로 사용됩니다.
- 몰드형 변성기: 합성수지나 부틸고무 등을 사용하여 절연하며, 저전압 및 중전압(6.6KV, 22.9KV)에 사용됩니다.
- 유입형 변성기: 절연유를 사용하여 절연하며, 고전압(22.9~345KV) 및 옥외용으로 많이 사용됩니다.
- 가스형 변성기: SF6 가스를 사용하여 절연하며, 주로 가스절연설비(GIS)용으로 사용됩니다
계기용 변성기의 용도
- 계측용: 전압계, 전류계 등 계측기에 사용되어 정확한 전압과 전류를 측정합니다.
- 보호용: 과전류 계전기, 지락 계전기 등 보호 장치에 사용되어 전력 시스템의 안전을 보장합니다.
- 전력 수급용: 전력량을 측정하여 전력 수급을 관리합니다
계기용 변성기는 전력 시스템의 안정성과 효율성을 높이는 중요한 역할을 합니다. 추가로 궁금한 점이 있으면 언제든지 물어보세요!
목차(계기용 변압기)
계기용 변압기
🌐V1001C24
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