계기용변압기(PT) 간단하게 이해하기

 

자동차 운전을 할 때 가장 많이 보게 되는 것은 전방 그리고 계기판입니다. 여기서 계기판의 모양을 한번 떠올려 보세요. 계기용 변압기도 이와 같은 개념입니다. 지금 전압이 몇 볼트인지 전력은 얼마인지 등등 지침을 확인하는 게 자동차 계기판을 보는 것과 동일한 것을 알 수 있습니다. 

 

 

전기기사 실기준비를 하면 수도 없이 읽게 되는 계기용 변압기 PT입니다. 하지만 글과 책으로 보는 것과 실물로 보는 것은 괴리감이 있습니다. 오늘은 도면에서나 보던 PT가 아닌 실무에서는 어떻게 사용되고 있는지 한번 알아보겠습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 목차 

 

• 계기용변압기(PT) 는 무엇인가 ?

 

• 현장사진을 보면서 

 

• PT 의 원리(결선도)

 

• 직접 설명해보기

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Potential(전압) or Voltage(전압) Transfomer(변압기) 

 

 

발전소에서 전기를 만들어 내가 사는곳으로 22.9KV의 매우 높은 전압을 보내줍니다. 문제는 이 높은 전압을 받아서 얼마나 사용하는지 전압, 전류 , 주파수, 효율은 어떻게 되는지 "측정"을 하고 싶은데, 22.9KV를 측정하려면 얼마나 큰 측정기가 있어야 할까요? 비용 , 설치 인건비 , 부품값 , 설치 공간까지 손해가 막심합니다. 

 

 

 

또한 회로에 문제가 생겼을 때, 계전기들이 작동을 해야되는데 계전기에 22.9KV를 투입할 순 없습니다. 그래서 PT와 CT 가 낮은 전압과 전류를 계전기에 공급함으로써 회로에 사고가 터졌을 때 보호를 할 수 있게 됩니다.

 

 

 

380V의 저압용 , 6600V의 고압용 , 22900V의 특고압용 등이 있으며 110V 상전압으로 변압을 해줍니다.  그 다음 계측기와 계전기에 110V의 전압을 공급해주어 매우 높은 전압을 측정하고 계전기로 회로를 보호나는 설비입니다. 

 

 

 

PT는 전력수급용계기용변성기(MOF) 와 원리는 같지만 역할은 다릅니다. MOF는 전기를 얼마나 사용했는가를 나타내 검침을 할 수 있게 해 줍니다. 하지만 PT는 현재 선로의 상태를 나타내 주고 고장이나 단락 발생 시 계전기를 작동시켜 선로를 보호하는 중요한 역할을 합니다.

 

 

 

 

• Potential은 전기에서는 전압의 뜻을 가지고 있으므로 같은 뜻의 Volt의 VT도 같은 명칭이다.

 

 

 

 

 

 현장사진

 

 

 

 

계기용 변압기(PT)의 현장실무 수변전 계통도입니다. 노란색 라인을 잘 따라가면 전압을 반드시 측정해야지만 확인할 수 있는 계측기기와 계전기가 연결되어 있는 것을 볼 수 있습니다.

 

 

 

여기서 역률계와 유효 전력계는 전류는 측정하는 변류기와 함께 연결돼있는 걸 알 수 있습니다. 당연한 얘기지만 역률과 유효전력은 전류와 전압이 측정되야만 측정할 수 있기 때문에 함께 연결되어있습니다. 

 

 

 

 

• 부족전압계전기(UVR)

전압이 일정 값 이하로 되었을 때 동작하는 계전기이다. 정전 시 작동하여 복전 할 때에 하부 핀을 처올려 리셋을 시켜줘야만 복전이 가능하다. 계통의 정전과 같은 단락사고 와 지락사고 , 전압저하 재투입 시 한전으로부터 전압을 제대로 공급받고 있는지 확인용으로도 사용된다.

 

• 과전압계전기(OVR)

전압이 일정 값 이상이 되었을 때 동작하는 계전기이다. 회로의 과전압 및 부족전압 보호에 사용된다. 

 

 

 

 

 

 

계기용 변압기(PT)는 각 L1 L2 L3 각 상마다 한 개씩 설치되어 있습니다. 그리고 도면을 보시면 PT로 가기 전 퓨즈가 설치된 것을 알 수 있습니다. 이것은 만약 PT에서 단락이나 과전류가 발생하였을 때, 퓨즈가 끊어져 사고 확대를 방지하기 위함입니다. 그리고 1차 측 퓨즈 설치는 의무화되어있습니다. 

 

 

PT는 2차 측 점검 시 개방을 해야 된다는 말 전기 공부를 해봤다면 들어보셨을 겁니다. 만약 개방하지 않고 단락(CT처럼 선을 붙여버림) 하게 된다면 대참사가 발생할 수 있으므로 이때 퓨즈가 있으면 더 큰 사고를 막을 수 있습니다. 

 

 

 

 

• PT는 2차측 점검시 개방해야 한다. 콘센트에 두선이 닿으면 펑하고 터지듯, PT는 전원선과 접지선으로 각기다른 선으로 병렬 연결되어 있다. 

 

 

 

 

 특고압 PT의 원리(결선도)

 

 

 

 

위 사진의 PT는 특고압용 PT입니다. 어차피 역할은 같으니 특고압 용으로 설명하겠습니다. PT 1차 측으로 특고압이 투입되며, 2차 측은 110V 가 되어 계기용 설비와 계전기들에게 공급되고 있습니다. 

 

 

 

여기서 N상의 초록선은 각 PT마다 모두 연결되어 있는 걸 알 수 있습니다. 위의 계통도는 알기 쉽게 설명하기 위하여 개별적으로 N상을 PT에 연결했지만 실제는 하나의 접지 구리 부스바로 연결되어 있습니다.(아래사진 참조)

 

 

 

 

• 초록선인 N 상은 사실 위 그림처럼 개별적으로 1차측에 투입되지 않으며 PT의 하단부에서 한선으로 연결되어 있다.

 

• PT결선은 1차 2차 모두 Y 결선인 것을 알 수 있다. 그 이유는 만약 2차측을 △결선으로 하게 되면 위상차가 발생하기 떄문이다. 

 

• PT의 1차측에 22900V가 아닌 13200V 인 이유는 상전압이기 때문이다. 2차측도 상전압이 110V 이며 이것을 선간전압으로 나타내면 110 × √3 = 190V가 된다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

특고압을 PT를 보면 특이한 게 보입니다. L1 L2 L3 상은 제대로 연결되어 있는데 노란색 동그라미 친부분은 연결되어 있지 않습니다. 이곳은 N상인 초록선이 연결되는 곳입니다.

 

 

하지만 어차피 다 같은 N 상의 선이므로 아래쪽에 부스 바로 한 번에 연결되어 있습니다. 위쪽 부스바는 PT에 투입되는 N 상 접지 선이며 아래쪽은 누전이나 감전 피해를 막기 위해 외함 접지 선으로 되어 있습니다. 

 

 

 

 

 

• PT 비는 무엇인가 ?

1차 측과 2차 측의 비율을 말하는 것이며, 1차 측의 전압을 2차 측으로 나누면 그것이 PT 가 된다. 이것은 변압기의 원리 중의 하나로 13200V의 전압이 110V 가 되려면 약 120번의 권선의 비율이 생기기 때문이다. 

 

 

 

 

위 사진의 식은 변압기의 공식 중 일부이다. PT의 경우 1차 측의 높은 전압을 2차 측 110V로 낮추기 위해선 권선을 1차 측보다 2차 측을 훨씬 적게 감아야 한다. 즉 PT 비가 120이라고 하는 것은 1차 측을 120번 감을 때 2차 측을 1번 감은 비율이란 것이다. 

 

 

 

 

 

 

 

PT를 설명해 봅시다.

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첫 취업을 하고 지금까지 가장 많이 질문을 받은 것 중의 하나가 PT와 CT입니다. 왜 그런지 몰랐는데 아마 가장 헷갈리는 부분이면서 변압기의 원리를 알 수 있는 기초가 되는 설비라서 그런 것 같습니다. 

 

 

내가 직접 설명해보지 못한다면 절대 내 것이 되지 않습니다. 제 글을 포함 유튜브와 다른 블로그로 자료조사를 하고 취합하여 스스로 자신에게 설명해보는 시간을 가져보시기 바랍니다. 이상으로 글을 마치겠습니다.

 

 

 

 

 

• PT에 대해서 설명해보자

어디에 쓰이는 설비인가?

 

2차 측 점검 시에는 어떻게 해야 하는가?

 

결선도는 어떻게 구성되는가? 

 

1차 측 전압과 2차 측 전압은 어떻게 되는가?

 

PT 비는 무엇인가?

 

PT는 어떤 계측기와 어떤 계전기에 연결되는가?