[전기기사] CT 변류기에 대한 완벽 이해(명판, 오차계급, 정격, 부담)

대부분의 산업기기가 그러하듯 전기기기도 중요한 스펙들은 명판에 기입한다. 따라서 CT명판을 이해하는 것은 생각보다 아주 중요한 기본인셈이다. 하지만, '부담' '계급' 등의 용어들이 생소하기 때문에 자꾸 까먹게 된다. 실제로 현업에서 활용되는 내용을 곁들이면 한결 이해하기 쉬울 것이다. 이번시간엔 CT와 명판 속 파라미터들을 아주 쉽게 이해하는 포스팅을 해 보려 한다. 

 

1. 먼저 CT를 사용하는 이유에 대해 알아야 한다. CT는 전류를 바꿔주는 역할을 한다. 통상 큰 전류를 작은전류로 바꿔주기 위하여 사용한다. 전기사용량을 '계측'하거나, 고장이 발생 한 것을 'pick up'하기 위해서는 전류값을 측정해야 하는데, 계통의 큰 전류를 바로 측정하기는 어렵기 때문이다. 때문에 수십 ~ 수백 배로 적은 전류로 변성하여 주기 위하여 CT를 사용하는 것이다. 전기기사 실기 단답 문제 중에 CT의 2차정격은 5A라는 문제가 있다. 이것은 우리가 측정하는 기기의 스펙을 통일하기 위하여 설정한 값이 5A 라는 의미이다.

 

2. CT가 대전류를 소전류로 바꿔주는 원리 : 이 내용은 인터넷에 검색하면 굉장히 방대한 자료들이 있다. 다만, 이 포스팅을 읽는 분들을 위해 아주 쉽게 설명하자면 가운데 도체가 있고 그걸 감싸는 구리가 있다고 가정하자. 도체니까 당연히 전류가 흐를테고 이 전류의 흐름에 의해 구리내부로 자기력이 생성된다. 자기력이 변화하니까 전류가 생성되는데, 이를 우리는 패러데이의 법칙이라고 부른다. 그런데 가만보니 전류가 반대방향으로 흐른다. 이것을 렌츠의 법칙이라고 부른다. 즉 정리하자면 '자기장의 변화'에 '반대'방향으로 전류가 생기는 것은 '패러데이'와 '렌츠'의 법칙을 합한 것인 셈이다. 

도체가 ↑(천장)방향으로 흐르면 구리내부의 자기력의 변화로 구리내부의 전류는 반시계방향으로 흐르는 것이다.(오른 손을 들어 직접 해 보길 바란다.) 서두가 조금 길었는데, 이 때 반시계방향으로 흐르는 2차전류를 뽑아내기 위해 권선을 두는데 이 권선수와 전류는 반비례 한다. 

 

3. CT 2차측 개방하면 안 되는 이유 : 위에서 언급한 것 처럼 1차측의 자속을 방해하기 위해 2차측에 전류가 흐르는 것이다. 그런데, 2차측이 개방이 되면 더 이상 전류가 흐를 수 없다. 그럼 1차측에 생성된 자속을 상쇄할 수가 없다. 그럼, CT 1차측은 더 이상 기능을 할 수 없는데 이를 포화가 된다고 표현한다.

 

4. CT 명판의 이해 : '포화'와 같은 스펙은 명판에 표시된다. 우선 포화는 전압을 기준한다. 그래서 우리는 [포화전압]이라는 표현을 사용한다. C800이라는 스펙의 CT는 800V를 포화전압으로 가진다. 포화전압이 클 수록 [오차계급]도 높다고 볼 수 있다. 여기서 Class800이라는 의미로 C800이라고 명칭하는 것이다. [과전류정수]는 정격전류의 몇 배 만큼 전류가 흐를 수 있는지를 의미한다. 앞서 언급한 것 처럼 CT2차의 정격전류는 5A로 고정한다. 그러니 과전류정수 20배 짜리 CT는 100A까지 성능을 보장하는 셈이다. 마지막으로 [정격부담]은 VA의 단위인데, 말 그대로 CT에 가해지는 부담이라고 볼 수 있다. 200VA는 I*I*R 로 표현할 수 있다. 여기서 I는 5A 고정 이니, CT의 부담이 200VA라면 CT 2차 이후의 저항은 200/(5*5)= 8옴까지 연결이 가능하다고 이해하면 된다.

 

5. CT를 설치하는 위치 : 보호를 위한 CT는 전원단에 가까운 쪽에 설치하는 것이 옳다. 그 이유는 '전원단'에서 '수전단'으로 이어지는 것이 전류의 흐름이기 때문이다. 전원단쪽에 가까이 설치해야 고장이 났을 때 CT에 전류가 먼저 흘러 차단기를 동작시켜 고장의 파급(확장)을 막을 수 있다. 즉, 더 확실한 보호를 위하여 전원단에 가깝게 설치한다.