CT 정확도 제한 계수 계산 가이드

소개

고압 배전 시스템에서 변류기(CT)는 단순히 전류만 측정하는 것이 아니라 고장 전류가 정격 값의 10배, 20배, 심지어 30배까지 급증하는 경우에도 측정 무결성을 유지해야 합니다. 이것이 바로 정확도 제한 계수(ALF) 미션 크리티컬한 업무가 됩니다. ALF는 CT가 정격 정확도 등급을 유지하는 정격 1차측 전류의 최대 배수를 정의하여 고장 발생 시 보호 계전기가 신뢰할 수 있는 신호를 수신하는지 여부를 직접 결정합니다. 보호 체계를 설계하는 전기 엔지니어와 변전소 또는 산업용 MV 패널용 CT를 지정하는 조달 관리자의 경우 ALF를 잘못 이해하거나 잘못 계산하면 릴레이 오작동, 장비 손상 및 비용이 많이 드는 다운타임으로 이어질 수 있습니다. 이 가이드에서는 ALF 계산 방법론, 관련 주요 매개변수, 보호 신뢰성 요구 사항에 적합한 CT를 선택하는 방법에 대해 자세히 설명합니다.

목차

• CT 정확도 제한 계수는 무엇이며 왜 중요한가요?
• ALF는 어떻게 계산되나요? 핵심 공식 및 매개변수 설명
• 애플리케이션에 적합한 ALF는 어떻게 선택하나요?
• ALF 사양 및 설치 시 흔히 저지르는 실수는 무엇인가요?

CT 정확도 제한 계수는 무엇이며 왜 중요한가요?

그리고 정확도 제한 계수(ALF) 에 정의된 무차원 매개변수입니다. IEC 61869-2¹ CT가 정격 1차측 전류의 최고 배수를 지정하는 값입니다. 복합 오류² 정확도 등급에 대해 규정된 한도를 초과하지 않습니다. 간단히 말해서, CT를 어느 정도까지 신뢰할 수 있는 결함 상태인지 알려줍니다.

보호 등급 CT(IEC 표준에 따른 클래스 5P 및 10P)의 경우, ALF의 복합 오차는 다음을 초과하지 않아야 합니다. 5% 또는 10% 를 각각 설정합니다. ALF 임계값을 초과하면 CT 코어가 포화되고 2차 전류가 왜곡되며 보호 계전기가 트립되지 않거나 잘못 트립될 수 있습니다.

정의된 주요 기술 파라미터

• 정격 1차 전류(I₁ₙ): 공칭 작동 전류(예: 400A, 600A, 1200A)
• 등급 부담(Sₙ): CT가 구동하도록 설계된 정격 VA 부하(예: 15VA, 30VA)
• 정확도 등급: 보호 CT의 경우 5P 또는 10P, 허용 가능한 합성 오차 정의
• ALF(정확도 제한 계수): 일반적으로 5, 10, 20 또는 30 - 명판에 스탬프가 찍혀 있습니다.
• 상품 보안 팩터(FS): CT 측정과 관련이 있으며 ALF와 반대 개념입니다.
• 핵심 재료: 냉간 압연 입자 지향 실리콘 스틸³ (CRGO) - 포화 동작을 결정합니다.
• 단열 시스템: 에폭시 수지 주조, IEC 60044 / IEC 61869에 따른 12kV / 24kV / 36kV 정격
• 열 등급: 설치 환경에 따라 클래스 E(120°C) 또는 클래스 F(155°C)

ALF = 20, 정격 전류 400A의 CT는 최대 다음과 같은 정확도를 유지합니다. 8,000A 1차 고장 전류 - 시스템의 예상 단락 전류와 일치해야 하는 사양입니다.

ALF는 어떻게 계산되나요? 핵심 공식과 매개변수 설명은?

ALF는 고정된 물리적 상수가 아니며, 실제 연결된 부담과 정격 부담에 따라 달라집니다. 이는 MV 보호 시스템에서 CT 사양에 대해 가장 많이 오해하는 부분입니다.

핵심 ALF 공식(IEC 61869-2)

그리고 실제 ALF 실제 운영 부담은 다음과 같이 계산됩니다:

$ALF_{actual} = ALF_{rated} \times \frac{R_{ct} + R_{burden_rated}}{R_{ct} + R_{burden_actual}}$

Where:

• $ALF_{rated}$ = 명판 ALF 값
• $R_{ct}$ = 2차 권선 저항(Ω) - 75°C에서 측정됨
• $R_{burden_rated}$ = 정격 2차 전류에서 정격 부담에 상응하는 저항
• $R_{burden_actual}$ 실제 연결 부하 저항(릴레이 + 리드 저항) = 실제 연결 부하 저항

부담 저항 변환

등급 부담이 있는 CT의 경우 Sₙ = 15VA 에서 I₂ₙ = 5A:

$R_{burden_rated} = \frac{S_n}{I_{2n}^2} = \frac{15}{25} = 0.6 , \Omega$

실제 연결된 부담(릴레이 코일 + 케이블) = =. 0.3Ω, 를 클릭합니다:

$ALF_{actual} = 20 \times \frac{0.4 + 0.6}{0.4 + 0.3} 20 \times \frac{1.0}{0.7} = 20 \약 28.6$

이는 곧 실제 부담이 낮을수록 효과적인 ALF가 증가합니다. - CT에 대한 부담이 적은 엔지니어에게 중요한 인사이트입니다.

비교: 보호 CT 등급 비교

매개변수	클래스 5P	클래스 10P
ALF에서 복합 오류	≤ 5%	≤ 10%
위상 변위 제한	±60분	지정되지 않음
일반적인 ALF 범위	10-30	5-20
애플리케이션	차동/거리 보호	과전류/접지 오류
코어 크기	더 크게(채도 낮음)	컴팩트
비용	더 높음	Lower

고객 사례 - 동남아시아 변전소 프로젝트의 EPC 계약업체:
한 계약업체는 수치 거리 계전기를 사용하는 24kV 피더 보호 체계에 클래스 10P20 CT를 지정했습니다. 시운전 중에 계전기 엔지니어는 실제 부하(40미터 케이블 길이 포함)가 정격 부하 35%에 불과하여 유효 ALF가 거의 34에 달한다는 사실을 발견했습니다. CT는 기술적으로 과잉 성능을 발휘했지만 원래 릴레이 조정⁴ 를 기준으로 한 계산을 수정해야 했습니다. 벱토의 기술팀은 다시 계산된 ALF 곡선과 업데이트된 릴레이 조정 데이터를 제공하여 전체 보호 연구를 다시 실행하지 않도록 했습니다. 교훈: 항상 명판 ALF가 아닌 실제 ALF를 계산하세요.

애플리케이션에 적합한 ALF는 어떻게 선택하나요?

ALF를 선택하는 것은 단순한 CT 명판 선택이 아니라 시스템 차원의 결정입니다. 다음은 실제 MV 보호 엔지니어링 프로젝트에서 사용되는 구조화된 접근 방식입니다.

1단계: 시스템 장애 수준 정의

• 획득 최대 예상 단락 전류(Isc) CT 설치 지점에서
• 필요한 ALF를 계산합니다: $ALF_{required} = \frac{I_{sc}}{I_{1n}}$
• 예시: Isc = 16kA, I₁ₙ = 800A → ALF 필요 = = 20

2단계: 실제 부담금 결정

• 릴레이 부하 측정(릴레이 데이터시트에서 VA 또는 Ω)
• 케이블 저항을 계산합니다: $R_{케이블} = \frac{2 \times L \times \rho}{A}$ (구리, 0.0175 Ω-mm²/m)
• 2차 루프의 모든 직렬 임피던스 합산

3단계: 실제 ALF 계산 및 마진 확인

• 위의 ALF 공식을 적용합니다.
• 보장 ALF_actual ≥ ALF_required × 1.1 (10% 안전 마진 권장)
• 마진이 부족한 경우: CT 등급 부담금 등급을 높이거나 더 높은 명판 ALF를 선택합니다.

4단계: 표준 및 환경 등급 일치

• IEC 61869-2 보호용 CT 성능
• 최소 IP65 실내 MV 스위치기어 환경용
• IP67 또는 IP68 실외 또는 해안 설치용(IEC 60068-2-52에 따른 염수 분무)
• 절연 전압: 12㎸/24㎸/36㎸ 등급이 시스템과 일치하는지 확인 Um

애플리케이션별 ALF 권장 사항

• 산업용 MV 배전(6-12kV): 클래스 5P20, 15VA - 모터 보호 및 피더 과전류용
• 전력망 변전소(33-36kV): 클래스 5P30, 30VA - 거리 및 차동 보호용
• 솔라팜 MV 컬렉션: 클래스 10P10, 10VA - 낮은 결함 수준, 비용 최적화
• 해양/해양 플랫폼: 에폭시 캡슐화, IP67, 진동 방지 마운팅을 갖춘 클래스 5P20
• 도시 지하 변전소: 컴팩트한 에폭시 주조 CT, 클래스 5P20, 공간 최적화된 코어 설계

ALF 사양 및 설치 시 흔히 저지르는 실수는 무엇인가요?

설치 및 시운전 체크리스트

1. 명판 데이터 확인 - 설치 전 ALF, 정확도 등급, 정격 부담 및 Rct 확인
2. 실제 2차 부담 측정 - 부담 측정기를 사용하거나 릴레이 + 케이블 데이터로 계산합니다.
3. 실제 ALF 다시 계산 - 명판 ALF가 작동 중인 ALF와 같다고 가정하지 마십시오.
4. 극성 확인 수행 - 잘못된 CT 극성으로 인해 차동 릴레이 오작동 발생
5. 행동 2차 주입 테스트⁵ - 계산된 오류 배수로 릴레이 픽업 확인
6. 개방 회로 보호 확인 - 1차 전원이 켜진 상태에서 2차 CT를 열지 마십시오.

피해야 할 일반적인 사양 오류

• 고결함 레벨 피더를 위한 ALF 크기 축소 - 고장 시 CT 포화, 릴레이가 필요한 시간 내에 트립되지 않음
• 부담 계산 시 케이블 저항 무시 - 중계 패널에서 멀리 떨어진 곳에 위치한 CT(20m 이상 주행)의 경우 특히 중요합니다.
• 동일한 보호 체계에서 5A 및 1A 보조 CT를 혼합하여 사용 - 심각한 부담 불일치 발생
• 보호 회로를 위한 측정 등급 CT(클래스 0.5 또는 1.0) 지정하기 - 이들은 보호 요구 사항과 반대로 조기에 포화되도록 설계된 높은 FS(기기 보안 계수)를 가지고 있습니다.
• Rct에 대한 온도 보정 무시 - 권선 저항이 20°C에서 75°C로 ~20% 증가하여 실제 ALF에 영향을 미칩니다.

고객 사례 - 산업 플랜트 확장 조달 관리자:
한 조달 관리자가 Rct 값을 확인하지 않고 저가의 공급업체로부터 CT를 공급받았습니다. 공급업체가 명시한 Rct는 0.3Ω이었지만 실제 측정값은 0.72Ω이었습니다. 이로 인해 실제 ALF가 계산된 22에서 필요한 고장 수준 배수보다 낮은 14로 떨어졌습니다. 보호 엔지니어는 FAT(공장 승인 테스트) 중에 이 문제를 발견했지만, 이로 인해 교체 장치의 배송이 3주 지연되었습니다. 벱토는 다음을 제공합니다. Rct 측정, 여기 곡선 및 복합 오류 검증을 포함한 전체 테스트 보고서 모든 CT 배송과 함께 제공됩니다.

결론

ALF를 올바르게 설정하는 것은 고장 시 올바르게 작동하는 보호 시스템과 최악의 순간에 고장 나는 보호 시스템의 차이를 결정합니다. 고압 배전의 경우 보호 신뢰성은 명판 데이터뿐만 아니라 실제 부담 값을 사용한 정확한 ALF 계산에 달려 있습니다. 변전소 보호 체계를 설계하든, 산업용 MV 패널용 CT를 지정하든, 태양광 발전소 집전 시스템을 검토하든, IEC 61869-2 ALF 방법론을 적용하면 변류기가 가장 중요한 순간에 성능을 발휘하도록 보장할 수 있습니다.

CT 정확도 제한 계수에 대한 FAQ

1. 국제전기기술위원회에 따른 계기용 변압기에 대한 자세한 기술 요구 사항. ↩

2. IEC 표준에 따른 총 변류기 오차의 수학적 정의 이해하기. ↩

3. 전기 강철 코어의 자기 포화 특성과 입자 방향에 대해 살펴봅니다. ↩

4. 장애 발생 시 시스템 다운타임을 최소화하기 위해 보호 장치를 조정하는 방법을 알아보세요. ↩

5. 현장에서 보호 릴레이 기능 및 CT 무결성을 검증하는 단계별 절차. ↩