3상 전류 변압기 정의 및 일반적인 시나리오

에이3상 전류 변압기전자기학의 기본 원리를 기반으로 작동하여 기능을 수행합니다. 설계는 간단하지만 강력한 전기 시스템을 안전하게 모니터링하는 데 매우 효과적입니다. 내부 작동 방식을 이해하면 전력망 관리의 초석이 되는 이유를 알 수 있습니다.

핵심 운영 원칙

전류 변압기의 작동은 전자기 유도에 의해 제어되며 이 원리는 다음과 같습니다.패러데이의 법칙이 과정을 통해 고전압 1차 회로와 측정 장비 사이에 직접적인 전기적 연결 없이도 전류를 측정할 수 있습니다.전체 시퀀스는 몇 가지 핵심 단계로 전개됩니다.:

1. 높은 1차 전류가 주 도체(1차 코일)를 통해 흐릅니다.
2. 이 전류는 변압기의 철심 내부에 해당 자기장을 생성합니다.
3. 그만큼자기 코어변화하는 자기장을 2차 코일로 유도합니다.
4. 자기장은 2차 코일에 훨씬 작고 비례적인 전류를 유도합니다.
5. 이 2차 전류는 측정 및 분석을 위해 계량기, 릴레이 또는 제어 시스템에 안전하게 공급됩니다.

3상 애플리케이션의 경우, 이 장치는 세 세트의 코일과 코어를 포함합니다. 이러한 구조 덕분에 세 상 전선 각각의 전류를 동시에 독립적으로 측정할 수 있습니다.

건설 및 핵심 구성 요소

전류 변압기는 1차 권선, 2차 권선, 자기 코어의 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다.

• 1차 권선: 이것은 측정해야 할 고전류를 전달하는 도체입니다. 많은 설계(바형 CT)에서 1차 측은 단순히 변압기 중앙을 통과하는 주 시스템 모선 또는 케이블입니다.
• 2차 권선: 이것은 자기 코어 주위에 더 작은 굵기의 전선을 여러 번 감은 것입니다. 이를 통해 측정 가능한 감소된 전류가 생성됩니다.
• 자기 코어: 코어는 1차 권선에서 2차 권선으로 자기장을 집중시키고 방향을 조절하는 핵심 부품입니다. 코어에 사용되는 재료는 변압기의 정확도와 효율에 직접적인 영향을 미칩니다.

핵심소재의 선택이 필수입니다에너지 손실을 최소화하고 신호 왜곡을 방지합니다. 고정밀 변압기는 특수 소재를 사용하여 탁월한 성능을 구현합니다.

정확도에 대한 참고사항:현실 세계에서는 완벽한 변압기는 없습니다.오류는 여러 요인으로 인해 발생할 수 있습니다.코어를 자화하는 데 필요한 여자 전류는 위상 및 크기 편차를 유발할 수 있습니다. 마찬가지로, CT를 정격 부하 범위를 벗어나, 특히 매우 낮거나 높은 전류에서 작동시키면 측정 오차가 증가합니다. 코어가 더 이상 자속을 감당할 수 없는 자기 포화 상태도 심각한 부정확성을 초래하며, 특히 고장 조건에서 더욱 그렇습니다.

회전 비율의 중요성

권선비는 변류기의 수학적 핵심입니다. 권선비는 1차 권선 전류와 2차 권선 전류 사이의 관계를 정의합니다. 권선비는 정격 1차 전류를 정격 2차 전류로 나누어 계산합니다.

전류 변압기 비율(CTR) = 1차 전류(Ip) / 2차 전류(Is)

이 비율은 각 코일의 권선 수에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 400:5 비율의 CT는 1차 도체에 400A가 흐를 때 2차 측에 5A의 전류를 생성합니다. 이러한 예측 가능한 강압 기능은 CT의 목적에 필수적입니다. 이 기능은 위험한 고전류를 측정 장치가 안전하게 처리할 수 있는 표준화된 저전류로 변환합니다. 시스템의 예상 부하에 맞는 올바른 권선비를 선택하는 것은 정확성과 안전성을 모두 보장하는 데 매우 중요합니다.

3상 전류 변압기와 단상 전류 변압기

정확하고 안정적인 전력 시스템 모니터링을 위해서는 적절한 전류 변압기 구성을 선택하는 것이 필수적입니다. 단일 삼상 전류 변압기 장치 또는 세 개의 개별 단상 전류 변압기(CT) 사용 여부는 시스템 설계, 애플리케이션 목표 및 물리적 제약 조건에 따라 결정됩니다.

주요 구조 및 디자인 차이점

가장 뚜렷한 차이점은 물리적 구조와 도체와의 상호 작용 방식에 있습니다.단상 CT단일 전기 도체를 감싸도록 설계되었습니다. 반면, 3상 CT는 세 상 도체가 모두 통과하는 단일 통합 장치일 수도 있고, 세 개의 정합된 단상 CT 세트를 의미할 수도 있습니다. 각 방식은 전력 모니터링에서 고유한 목적을 갖습니다.

특정 애플리케이션의 장점

각 구성은 특정 요구에 맞춰 고유한 이점을 제공합니다. 세 개의 개별 단상 CT를 사용하면 시스템을 가장 상세하고 정확하게 볼 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 각 위상을 정밀하게 측정할 수 있으며, 이는 다음과 같은 경우에 매우 중요합니다.

• 수익 등급 청구: 고정밀 모니터링을 위해서는 공정하고 정확한 에너지 청구를 보장하기 위해 각 단계에 전용 CT가 필요합니다.
• 불균형 부하 분석: 여러 개의 단상 부하가 있는 시스템(예: 상업용 건물)은 각 상의 전류가 서로 다른 경우가 많습니다. 별도의 CT를 사용하면 이러한 불균형을 정확하게 포착할 수 있습니다.

잔류 또는 영상 시퀀스 측정에 자주 사용되는 단일 유닛 3상 CT는 3상 전류의 순 차이를 감지하여 접지 고장을 감지하는 데 탁월합니다.

어느 쪽을 선택해야 할까

선택은 전기 시스템의 배선과 모니터링 목적에 따라 크게 달라집니다.

태양광 인버터와 같이 잠재적으로 불균형 부하가 있는 수익 등급 계량 또는 모니터링 시스템과 같이 가장 높은 정확도를 요구하는 애플리케이션의 경우 다음을 사용합니다.세 개의 CT표준입니다. 이 접근 방식은 추측을 배제하고 모든 단계에서 전력이 균등하게 소비되거나 생산되지 않을 때 발생할 수 있는 부정확한 측정값을 방지합니다.

몇 가지 일반적인 지침은 다음과 같습니다.

• 3상 4선식 와이 시스템: 중성선을 포함하는 이 시스템은 완벽한 정확도를 위해 3개의 CT가 필요합니다.
• 3상 3선 델타 시스템: 이러한 시스템에는 중성선이 없습니다. 측정에는 두 개의 CT가 충분한 경우가 많습니다.블론델의 정리.
• 균형 부하 대 불균형 부하: 완벽하게 균형 잡힌 부하에서는 단일 CT의 측정값을 곱할 수 있지만, 이 방법은 부하가 불균형할 경우 오차를 발생시킵니다. HVAC 장치, 건조기 또는 서브패널과 같은 장비의 경우, 항상 통전된 각 도체에 CT를 사용하십시오.

궁극적으로 시스템 유형과 정확도 요구 사항을 고려하면 올바른 CT 구성이 결정됩니다.

3상 전류 변압기는 언제 사용됩니까?

에이3상 전류 변압기현대 전기 시스템의 기본 구성 요소입니다. 그 응용 분야는 단순한 측정을 훨씬 넘어섭니다. 이러한 장치는 재무 정확성을 보장하고, 고가 장비를 보호하며, 산업, 상업 및 공공 서비스 부문 전반에 걸쳐 지능적인 에너지 관리를 가능하게 하는 데 필수적입니다.

정확한 에너지 측정 및 청구를 위해

공공 서비스 제공업체와 시설 관리자는 정확한 에너지 측정을 통해 요금을 청구합니다. 전기 소비량이 많은 대규모 상업 및 산업 환경에서는 사소한 부정확성도 상당한 재정적 손실을 초래할 수 있습니다.전류 변압기이 중요한 작업에 필요한 정밀성을 제공합니다. 고전류를 상업용 계량기가 안전하고 정확하게 기록할 수 있는 수준으로 낮춥니다.

이러한 변압기의 정확도는 임의적이지 않습니다. 전기 계량의 공정성과 일관성을 보장하는 엄격한 국제 표준에 따라 관리됩니다. 주요 표준은 다음과 같습니다.

• ANSI/IEEE C57.13: 미국에서 계측 및 보호 전류 변압기에 널리 사용되는 표준입니다.
• ANSI C12.1-2024: 이는 미국 전기 계량의 기본 코드로, 계량기의 정확도 요구 사항을 정의합니다.
• IEC 수업: IEC 61869와 같은 국제 표준은 청구 목적으로 0.1, 0.2, 0.5와 같은 정확도 등급을 정의합니다. 이러한 등급은 최대 허용 오차를 명시합니다.

전력 품질에 대한 참고 사항:이러한 표준은 전류 크기뿐만 아니라 위상각 오차도 다룹니다. 정확한 위상 측정은 현대 공공 서비스 요금 청구 구조에서 점점 더 중요해지는 요소인 무효 전력과 역률을 계산하는 데 필수적입니다.

과전류 및 고장 보호용

전기 시스템을 손상으로부터 보호하는 것은 변류기의 가장 중요한 기능 중 하나입니다. 단락이나 지락과 같은 전기적 고장은 장비를 파괴하고 심각한 안전 위험을 초래하는 엄청난 전류를 생성할 수 있습니다. 완벽한 과전류 보호 시스템은 이러한 문제를 방지하기 위해 함께 작동합니다.

이 시스템은 세 가지 주요 부분으로 구성되어 있습니다.

1. 전류 변압기(CT): 이는 센서입니다. 보호 장비에 흐르는 전류를 지속적으로 모니터링합니다.
2. 보호 릴레이: 뇌입니다. CT에서 신호를 받아 전류가 위험할 정도로 높은지 판단합니다.
3. 회로 차단기: 이것은 근육입니다. 릴레이로부터 트립 명령을 받고 고장을 멈추기 위해 회로를 물리적으로 분리합니다.

CT는 특정 문제를 감지하기 위해 다양한 유형의 릴레이와 통합됩니다. 예를 들어,과전류 계전기(OCR)전류가 안전 수준을 초과하면 트립되어 장비를 과부하로부터 보호합니다.지락 릴레이(EFR)상전류 간의 불균형을 측정하여 지락 전류를 감지합니다. 사고 발생 시 CT가 포화되면 계전기로 전송되는 신호가 왜곡되어 보호 시스템 고장을 초래할 수 있습니다. 따라서 보호 등급 CT는 극한의 고장 조건에서도 정확도를 유지하도록 설계되었습니다.

지능형 부하 모니터링 및 관리를 위해

현대 산업은 단순한 보호 및 청구를 넘어 발전하고 있습니다. 이제 전기 데이터를 활용하여 고급 운영 통찰력을 얻고 있습니다.예측 유지 보수. 변류기는 이러한 지능형 시스템의 주요 데이터 소스입니다. 클램핑을 통해비침습적 CT엔지니어는 모터의 전력선에 신호를 전달하여 작업을 방해하지 않고도 자세한 전기 신호를 얻을 수 있습니다.

이 데이터는 강력한 예측 유지 관리 전략을 가능하게 합니다.

• 데이터 수집: CT는 작동 중인 기계의 원시 전류 데이터를 수집합니다.
• 신호 처리: 특수 알고리즘은 이러한 전기 신호를 처리하여 기계의 상태를 나타내는 특징을 추출합니다.
• 스마트 분석: 이러한 전기적 특성을 시간 경과에 따라 분석함으로써 시스템은 모터의 "디지털 트윈"을 생성할 수 있습니다. 이 디지털 모델은 고장을 일으키기 전에 발생 가능한 문제를 예측하는 데 도움이 됩니다.

CT 데이터 분석을 통해 다음을 포함한 광범위한 기계적, 전기적 문제를 식별할 수 있습니다.

• 베어링 결함
• 부러진 로터 바
• 공극 편심
• 기계적 정렬 불량

이러한 사전 예방적 접근 방식을 통해 유지 관리 팀은 수리 일정을 계획하고, 부품을 주문하고, 비용이 많이 드는 예상치 못한 가동 중지 시간을 피할 수 있으며, 전류 변압기를 간단한 측정 장치에서 스마트 팩토리 이니셔티브의 핵심 지원 요소로 전환할 수 있습니다.

올바른 3상 CT를 선택하는 방법

시스템 신뢰성과 정확성을 위해서는 올바른 삼상 전류 변압기를 선택하는 것이 필수적입니다. 엔지니어는 정확도 요구 사항, 시스템 부하, 물리적 설치 제약 등 애플리케이션의 구체적인 요구 사항을 고려해야 합니다. 신중한 선택 과정을 통해 계측, 보호 및 모니터링에 최적의 성능을 보장합니다.

정확도 클래스 이해

전류 변압기는 정확도 등급으로 분류됩니다.계량이나 보호용으로 사용됩니다. 각 등급은 고유한 목적을 가지고 있으며, 잘못된 등급을 사용하면 재정적 손실이나 장비 손상으로 이어질 수 있습니다.

• CT 측정정상 작동 전류에서 청구 및 부하 분석에 높은 정밀도를 제공합니다.
• 보호 CT높은 고장 전류를 견딜 수 있도록 제작되어 보호 계전기가 안정적으로 작동하도록 보장합니다.

일반적인 실수는 보호를 위해 고정밀 측정 CT를 사용하는 것입니다.. 이러한 CT는 고장 발생 시 포화 상태가 되어 릴레이가 정확한 신호를 수신하지 못하고 제때 회로 차단기를 작동시키지 못할 수 있습니다.

과도한 사양에 대한 참고사항:지정불필요하게 높은 정확도 클래스 또는 용량비용과 크기가 크게 증가할 수 있습니다. 대형 CT는 제작이 어렵고 표준 스위치기어 내부에 장착하는 것이 거의 불가능하여 비실용적인 선택이 될 수 있습니다.

시스템 부하에 맞춰 CT 비율 조정

CT 비율은 전기 시스템의 예상 부하와 일치해야 합니다. 적절한 비율로 설정하면 CT가 가장 정확한 범위 내에서 작동합니다. 간단한 방법을 통해 모터의 올바른 비율을 결정할 수 있습니다.

1. 모터의 명판에서 전체 부하 전류(FLA)를 찾으세요..
2. 과부하 조건을 고려하려면 FLA에 1.25를 곱합니다.
3. 계산된 값에 가장 가까운 표준 CT 비율을 선택하세요.

예를 들어, FLA가 330A인 모터에는 다음 계산이 필요합니다.330A * 1.25 = 412.5A가장 가까운 표준 비율은 400:5입니다.너무 높은 비율을 선택하면 낮은 부하에서 정확도가 떨어집니다..비율이 너무 낮으면 단층 발생 시 CT가 포화될 수 있습니다.보호 시스템을 손상시킵니다.

올바른 물리적 형태 계수 선택

3상 변류기의 물리적 형태는 설치 환경에 따라 달라집니다. 두 가지 주요 유형은 단심형과 분할형입니다.

• 솔리드 코어 CT폐쇄 루프를 가지고 있습니다. 설치자는 코어를 관통하기 위해 1차 도체를 분리해야 합니다. 따라서 전원을 차단할 수 있는 신축 건물에 적합합니다.
• 분할 코어 CT도체 주위에 열고 고정할 수 있습니다. 이 설계는 전원을 차단할 필요가 없으므로 기존 시스템을 개조하는 데 적합합니다.

이러한 유형 중 하나를 선택하는 것은 설비가 신규인지 후속인지, 그리고 전원을 차단하는 것이 가능한지에 따라 달라집니다.

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3상 전류 변압기는 3상 시스템의 전류를 안전하게 측정하는 데 필수적인 장치입니다. 주요 용도는 정확한 에너지 요금 청구, 고장 감지를 통한 장비 보호, 그리고 지능적인 에너지 관리입니다. 안정적이고 안전한 시스템 운영을 위해서는 정확도, 비율, 그리고 폼팩터를 기반으로 한 적절한 선택이 필수적입니다.

앞으로의 전망: 최신 CT스마트 기술그리고모듈식 디자인전력 시스템을 더욱 효율적으로 만들고 있습니다. 그러나 그 효과는 항상 올바른 선택과안전한 설치 관행.

자주 묻는 질문

CT 2차측이 열려 있으면 어떻게 되나요?

2차 회로가 개방되면 심각한 위험이 발생합니다. 2차 단자에 매우 높은 전압이 유도됩니다. 이 전압은 변압기의 절연을 손상시켜 심각한 인명 피해를 초래할 수 있습니다. 2차 회로가 단락되었거나 부하에 연결되어 있는지 항상 확인하십시오.

하나의 CT를 측정과 보호에 모두 사용할 수 있나요?

권장하지 않습니다. 계량용 CT는 정상 부하에서 높은 정확도를 요구하는 반면, 보호용 CT는 높은 고장 전류에서도 안정적으로 작동해야 합니다. 두 가지 용도로 단일 CT를 사용하면 각 CT의 설계가 서로 다른 기능을 수행하기 때문에 요금 청구 정확도나 장비 안전성이 저하될 수 있습니다.

CT 포화도란 무엇입니까?

포화는 CT 코어가 더 많은 자기 에너지를 감당할 수 없을 때 발생하며, 일반적으로 큰 고장 발생 시 발생합니다. 변압기는 이에 비례하는 2차 전류를 생성하지 못합니다. 이로 인해 측정값이 부정확해지고, 중요한 사고 발생 시 보호 계전기가 제대로 작동하지 못할 수 있습니다.

2차 전류가 1A 또는 5A로 표준화된 이유는 무엇입니까?

2차 전류를 1A 또는 5A로 표준화하면 상호 운용성이 보장됩니다. 이를 통해 서로 다른 제조업체의 계량기와 계전기가 원활하게 연동될 수 있습니다. 이러한 관행은 시스템 설계, 부품 교체를 간소화하고 전기 산업 전반에 걸친 범용 호환성을 증진합니다.