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변류기(CT)의 정확한 동작을 보장하기 위해서는 Knee Point Voltage와 부담에 대해 잘 이해하는 것이 중요합니다. 이 글에서는 Knee Point Voltage의 정의와 Burden의 개념, 그리고 다양한 부하 유형에 대해 자세히 설명하겠습니다. 또한 변류기의 정확한 성능을 유지하기 위해 고려해야 할 요소들을 다루어 보겠습니다.

Table of Contents

CT의 Knee Point Voltage 정의

Knee Point Voltage란 변류기(CT)의 1차 전류가 증가하면서 2차 전류도 일정한 비율로 증가하지만, 어느 순간에 도달하면 더 이상 2차 전류가 1차 전류에 비례해 증가하지 않고 급격히 전압이 상승하는 점을 의미합니다. 이 지점을 포화점이라고도 하며, 변류기의 정격 전류를 넘는 상황에서 발생합니다.

Knee Point Voltage에서 변류기는 더 이상 정확한 전류를 변환하지 못하며, 포화 상태에 진입하여 계전기의 동작에 영향을 미칠 수 있습니다.

이때, CT의 1차 전류가 커질수록 2차 전류가 비정상적으로 증가하면서 변압기 코어가 포화되고, 정확한 측정이 어려워집니다.
Knee Point에서의 전압은 다음과 같은 식으로 구할 수 있습니다:
$[
Vk = \frac{VA}{I2} \times n
]$
여기서,

VA는 CT의 부하,
I2는 CT 2차 전류,
n은 CT의 과전류 정수입니다. 이 값을 기준으로 CT의 포화 특성을 파악할 수 있으며, CT의 성능에 매우 중요한 지표로 작용합니다.

CT의 부하 (부담)

부담이란 변류기 2차 회로에 걸리는 저항과 임피던스를 의미하며, CT가 부하와 연결될 때 이 부하가 CT의 정확도에 영향을 미칩니다. Burden은 일반적으로 소비부담, 정격부담, 임피던스로 나누어집니다.
부담 계산 방법은 다음과 같습니다:

CT가 계전기나 전력 계측기와 연결될 때, 전류의 크기와 임피던스에 따라 Burden이 변합니다.
정격부담(VA): CT의 전류 회로와 계전기의 부하 임피던스에 의해 결정됩니다.
소비부담(W): 부하 전력 소비에 따른 부담을 의미합니다.
임피던스(Ω): 전류 회로의 임피던스를 나타내며, 부하 측에서 발생하는 저항 성분입니다. Burden 값은 CT 성능을 결정짓는 중요한 요소이며, CT 선정 시 반드시 고려해야 할 요소입니다.

소비 부담의 종류

소비 부담:

계전기나 계측기 등이 CT로부터 전류를 공급받을 때 발생하는 부하입니다. 소비된 전력량을 소비된 VA(Volt-Ampere)로 나타내며, 주로 계측기에서 발생하는 부하로 인한 전력 손실을 측정합니다.

정격 소비 부담:

계전기나 다른 장비가 정격 전압에서 소비하는 전력입니다. 이 값은 고정된 정격 전압에서 일정하게 발생하는 부하이기 때문에 계전기의 성능에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

동작 소비 부담:

계전기가 정격 조건을 초과했을 때 발생하는 부하입니다. 특히 전력 계통에서 비정상적으로 큰 전류가 흐를 때 변류기의 동작 부담이 발생할 수 있습니다.

부하 임피던스

부하 임피던스는 전류 회로에 걸리는 저항으로, 이 값이 클수록 CT의 정확한 측정이 어려워집니다. 부하 임피던스는 VA와 Ω 단위로 나타낼 수 있으며, 다음과 같은 식을 통해 계산할 수 있습니다:
$[
VA = I^2 \times Z
]$
여기서 I는 CT의 전류, Z는 임피던스입니다.
변류기 선정 시, 부하 임피던스는 CT의 Knee Point Voltage와 밀접한 관련이 있으며, 적절한 Burden 값은 CT의 성능을 보장하는 데 필수적입니다.

결론

변류기(CT)의 정확한 동작을 보장하기 위해서는 Knee Point Voltage와 부담에 대한 이해가 필요합니다. Knee Point Voltage는 CT가 포화 상태에 도달하는 지점을 나타내며, 이 지점 이상에서는 CT가 올바르게 작동하지 않을 수 있습니다. 부담은 CT가 계전기나 계측기와 연결될 때 발생하는 저항이나 부하를 나타내며, 적절한 부담을 유지하는 것이 CT 성능을 보장하는 데 매우 중요합니다. 이 두 요소를 고려하여 변류기를 적절히 선정하는 것이 전력 시스템의 안정성과 신뢰성을 높이는 데 기여합니다.