계기용변류기(CT) 10분만에 이해하기

 

전기에서는 전압만큼 전류도 매우 중요합니다. 전기가 흐르지 못하면 아무 쓸모가 없기 때문입니다. CT는 한전에서 보내준 높은 전류를 설비를 이용해 "측정"을 하고 과전류가 발생 시 계전기를 작동시킬 수 있게 해 줍니다. 설비를 보호하는데  많은 영향을 끼치기 때문에 CT는 매우 중요한 설비라고 할 수 있습니다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 목차

 

• CT 의 정의

 

• CT의 현장사진 과 결선도

 

• CT 의 원리

 

• CT 비 구하기 

 

• CT 는 단락하라

 

• CT 설명하기

 

 

 

 Current(전류) Transformer(변환) 

 

 계기용변류기(CT) 는 전류를 바꾸는 변류기입니다. 높은 전류를 낮은 전류로 변류시켜야 측정이 가능하기 때문입니다. 변압기인 PT와 원리는 비슷하나 결선방식은 다르게 되어 있습니다. 그렇다면 전류는 어떻게 측정이 되는지 알아야합니다. 

 

 

 

 

 

 전류는 전기가 흐르고 있는 도중에 올라타서 측정을 합니다. 예를 들어 배터리 전압을 측정할 때는 양단의 + 와 - 의 단자를 찍어서 전압을 측정하지만 전류는 그렇지 않습니다. CT도 이런 식으로 흐르고 있는 전류에 올라타서 측정을 하는 방식입니다.

 

 

 

 

 

CT는 크게 관통형과 접촉형으로 나눌수 있습니다. 접촉형은 아무래도 높은 전류가 흐르다 보니 접촉을 시켜 안전성을 증대시켜 설치한 것으로 보입니다. 반대로 고압 및 저압은 후크메타와 같은 방식으로 회로를 관통시켜 전류를 측정합니다.

 

 

 

접촉형이든 관통형이든 전류를 계기한다는 것은 그 흐름에 올려놔야 측정이 가능하다는 것을 알 수있습니다. 이것이 CT는 직류로 연결한다는 뜻이 됩니다. 

 

 

 

 현장사진 과 결선도

 

 

 

 

  색칠표시된 곳을 보면 CT는 PT와 다르게 회로 선 위에 올려져 있는 것을 볼 수 있습니다.  위에서 설명한 것처럼 전류가 흐르고 있는 흐름에 올라타 있는 것입니다. 그 옆으로 계전기 들과 측정기기에게 소전류를 공급하고 있는 것이 보입니다.

 

 

 

 

 

• 과전류계전기가 3개인 이유

3상전력을 받으므로 회선은 L1 L2  L3로 3가지의 전력을 공급받는다. 그러므로  각 상마다 과전류를 감지할 수 있게 설치되어 있다

 

• 유효전력계와 무효전력계

유효계와 무효계는 PT와 함께 연결되어있다. 그 이유는 유효전력과 무효전력은 전압과 전류를 함께 측정해야 알수있기 때문이다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

관통형이든 접촉형이든 원리는 같습니다. 2차측은 이해하기 쉽게 초록색 중선선을 각각 연결하였습니다. 하지만 실무에서 보면 하나의 선만 초록색이고 나머지는 같은 색입니다.

 

 

 

 

 

 

• 전기기사 실기 문제와 비교하면서 이해를 해보자

 

 

 

 

 

 

CT 결선도를 그리는 문제다. 무작정 외우지말고 이해를 해보자. 각 상마다 CT를 올려놓고 두 개의 선이 나간다. 한선은 다 같이 만나는 접지라 생각하면 되고 나머지는 각각의 계전기로 넣어주면 된다. 

 

 

한개의 선이 1차 측으로 들어와 2개의 선이 2차 측으로 나간다. 

 

 

 

 

 

 CT 의 원리 

 

앞서 CT 는 전류가 흐르고 있는 흐름에 올려놓는다 고 설명하였습니다. 그렇다면 변류기가 어떻게 2차 측으로 1A~5A로 공급이 되는지 설명해 보겠습니다. 여기선 변압기의 특성과 앙페르의 오른나사 법칙의 설명이 필요합니다.

 

 

CT는 크게 접촉형과 관통형 두가지로 나뉩니다. 접촉형은 내부에 권선을 감은 변압기의 원리를 이용한 것이고, 관통형은 앙페르의 오른나사 법칙을 이용합니다. 

 

 

 

 

 

 

 

접촉형은 변압기의 원리를 한번 생각해보면 됩니다. 1차 측 철심에 권선을 감고 전기를 흘렸더니 2차 측에도 전기가 발생하는 게 변압기의 원리입니다. 위 사진을 보면 1차 측보다 2차 측이 권선이 더 많이 감겨있는 것을 볼 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

전류는 변압기 권선과 청개구리 기질이 있습니다. 1차측이 50A인데 2차 측은 5A를 만들어야 합니다. 그러면 권선을 1차 측보다 2차 측을 훨씬 많이 감아야 합니다. 즉 2차 측을 많이 감으면 감을수록 전류가 줄어들고 전압은 2차 측을 많이 감으면 감을수록 전압이 높아집니다. 

 

 

 

예를 들어 전압은 1차측 권선보다 2차 측을 많이 감으면 감을수록 높은 전압을 만들 수 있습니다. 여기서 의문이 생깁니다. 그렇다면 한전에서 200V 정도만 받아서 변압기를 이용해 2차 측을 죽어라 감아놓으면 엄청난 전압을 뻥튀기할 수 있지 않을까입니다.

 

 

 

맞습니다. 높은 전압을 뻥튀기할 순 있지만 문제는 전류입니다. 전류가 없으면 전기는 크게 쓸모가 없습니다. 겨울철 정전기는 최고 4만 볼트까지 되지만 따끔거리고 감전은 되지 않습니다. 바로 전류가 없기 때문입니다.

 

 

 

이처럼 CT는 2차 측에 낮은 전류를 만들기 위해서 권선을 1차측 보다 많이 감아놓습니다. CT의 원리입니다.

 

 

 

 

 

두 번째는 관통형 CT입니다. 앙페르의 오른나사 법칙을 이용해서 2차 측 전류를 만들어 냅니다. 전선에 전류가 흐르면 자기장이 발생합니다.  이 자기장으로 인해 내부에 감겨 있는 코일에 전자유도 법칙에 의해 2차 전류가 발생되어 그것을 측정하는 원리입니다. 

 

 

 

 CT 비 구하기

 

CT 비는 많이 헷갈리지만 원리를 이해하면 쉽습니다. 도면상  CT 가 위치된 곳을 보고 얼마만큼의 변압기 용량을 감당하고 있는지 알면 됩니다. 

 

 

 

 

 

사진을 보면 CT 비는 50/5A의 용량을 가지고 있습니다 어떻게 선정된 것일까요? CT 비를 구할 때는 내가 구하고자 하는 CT가 얼마만큼의 선간 전압과 변압기를 감당하고 있는지 알아야 합니다.  먼저 CT의  위쪽으로 22.9 KV가 들어오고 있습니다. CT의 아래로는 1500 KVA 용량(사진 생략)의 변압기가 있습니다. 

 

 

 

 

 

 

먼저 CT의 위치를 파악하고, CT 가 감당하고 있는 전압과 변압기 용량만 알게 되면 그다음은 쉽습니다. 1.25 ~ 1.5의 여유율을 곱해준 다음 CT의 정격 값을 암기하여 기록하면 됩니다.  

 

 

 

 

 

 

 

• CT 비 구하는 방법

 

1. 구하고자 하는 CT 가 변압기 1차 측인지 2차 측인지 위치를 찾는다.

2. 위치에 맞는 전압을 입력한다.

3. CT 위치가 2 차 측이면 바로 위 변압기 용량을 입력한다.

4. 1차 측이면 CT 아래에 변압기 용량을 다 더해서 입력한다. 

5. 용량 산정 시 1.25 ~ 1.5의 여유율을 주고 사이 값을 선정한다.

 

 

 

 

 

 

 CT는 점검 시 단락

 

 

 

CT 는 점검시 단락을 해야 합니다. 왜일까요? 공식으로 설명하면 머리 아프니 상식적으로 쉽게 생각을 해봐야 합니다. 예를 들어 전기장판은 저항이라는 것을 이용해 전류의 흐름을 방해함으로써 열이라는 것을 만들어 냅니다. 전류는 순조롭게 흘러야 하니까요. 콘센트 플러그를 반쯤 물려놓으면 불 이나는 것과 같은 현상입니다.

 

 

 

CT도 마찬가지입니다. 개방을 시키면 1차 측은 편안하게 흐르고 있는데 전자유도법칙에 의해 생긴 2차 측에서 전류의 길이 막혀버리게 됩니다. 길이 막히면 저항이 상승하고 저항이 상승하면 열이 발생하여 CT 가 타버리는 것입니다. 동맥경화와 같은 것입니다.

 

 

 

그래서 개방을 하면 안되고 단락을 시켜서 1차측에서 만들어진 2차측의 전류가 다시 편안하게 흘러 되돌아가게 만들어야 합니다. 단락을 시키면 CT가 없는 것과 마찬가지가 됩니다.  전류의 흐름에 방해가 되지 않습니다. 

 

 

 

직접 설명해봅시다.

 

CT는 시험에서도 단골로 출제되고, PT와 정말 많이 헷갈리는건 덤입니다. 오늘은 CT에 대한 글을 짧게나마 써보았는데 틀린 점이 있다면 지적해주시면 감사하겠습니다.

 

 

직무면접을 준비하고 계시거나 취업을 준비하신다면 CT 가 무엇인지에 대해 꼭 설명할 수 있어야 합니다. 내가 직접 설명하지 못하면 절대 내 것이 되지 않습니다. 이상으로 글을 마치겠습니다. 감사합니다.

 

 

 

 

 

• CT 가 무엇인지 설명해보세요

1. 약어
2. 측정방식
3. CT 를 쓰는 이유
4. CT 는 점검할 때 어떻게 ?