수변전설비에서 CT와 PT는 왜 필요하고 어떤 주의점이 있나요?

Question

전기기사 실기에서 수변전설비 단선결선도를 보면 CT와 PT가 거의 항상 나오는데, 각각 전류와 전압을 낮춰서 계기나 계전기에 보내는 장치라고만 알고 있습니다. 그런데 왜 전류계나 전압계, 보호계전기를 고압 회로에 직접 연결하지 않고 굳이 CT와 PT를 사용하는지 궁금합니다. CT는 큰 전류를 작은 전류로 바꾸고, PT는 높은 전압을 낮은 전압으로 바꾼다고 하는데, 이것이 계측과 보호에 어떤 장점을 가지는지도 알고 싶습니다. 또한 CT 2차측은 개방하면 위험하고, PT 2차측은 단락하면 위험하다고 배우는데 그 이유가 잘 이해되지 않습니다. 실제 현장에서는 CT 2차측을 단락해두고 작업한다는 말도 들었는데 왜 그렇게 하는지도 궁금합니다. 보호계전기, 전력량계, 전류계, 전압계가 CT와 PT를 통해 어떻게 설비 상태를 감시하고 차단기 동작과 연결되는지도 자세히 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

고전압과 대전류를 직접 측정하면 위험하고 기기도 커지니까 CT와 PT로 낮춰서 안전하게 계측하고 보호하는 거에요. CT 2차측을 개방하면 고전압이 유도돼 절연이 파괴될 수 있어서 작업할 땐 단락해야합니다. 반대로 PT는 단락 시 과전류로 탈 수 있으니 조심해야 합니다. 이렇게 변환된 신호가 계전기로 전달되어서 이상이 생기면 차단기를 즉시 떨어뜨려 설비를 보호하는 역할을 수행하는겁니다.

Answer 2

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

결론부터 말씀드리면 CT와 PT는 고전압 대전류 설비의 값을 안전하고 표준화된 낮은 값으로 변환하여 계측기와 보호계전기가 사용할 수 있게 해주는 계기용 변성기입니다. 수변전설비에서는 수천 볼트 이상의 고전압과 수백 암페어 이상의 큰 전류가 흐릅니다. 이런 회로에 전류계나 전압계, 보호계전기를 직접 연결하면 절연 문제가 크고, 계기 자체도 대형화되어야 하며, 작업자 안전도 확보하기 어렵습니다. 그래서 CT와 PT를 사용합니다. CT는 1차측에 흐르는 큰 전류에 비례하는 작은 2차 전류를 만들어줍니다. 일반적으로 5A나 1A 표준 전류로 변환하여 전류계, 전력량계, 과전류계전기 등에 공급합니다. PT는 고압을 110V 같은 낮은 전압으로 변환해 전압계, 전력량계, 부족전압계전기, 과전압계전기 등에 공급합니다. 이렇게 하면 계측기와 계전기를 표준화할 수 있고, 고압부와 저압부를 절연하여 안전하게 감시할 수 있습니다. CT에서 가장 중요한 주의점은 2차측을 개방하면 안 된다는 것입니다. CT는 전류를 변환하는 장치이고, 1차 전류가 흐르는 동안 2차측에는 그에 비례하는 전류가 흘러야 합니다. 그런데 2차측이 개방되면 전류가 흐르지 못해 1차 전류가 만드는 자속을 상쇄하지 못하고 철심 자속이 과도하게 증가합니다. 그 결과 2차측에 매우 높은 전압이 발생할 수 있고, 감전 위험이나 절연파괴, CT 과열이 생길 수 있습니다. 그래서 CT 회로를 점검할 때는 2차측을 개방하지 않고 단락시켜 안전하게 작업합니다. 반대로 PT는 전압원 성격이 강하기 때문에 2차측을 단락하면 큰 전류가 흘러 권선이 소손될 수 있습니다. 그래서 PT 2차측에는 퓨즈나 차단기를 설치해 단락 사고를 보호합니다. 보호계전기는 CT와 PT에서 받은 신호를 이용해 설비 상태를 판단합니다. 과전류계전기는 CT 전류가 설정값 이상이면 차단기에 트립 신호를 보내고, 지락계전기는 영상전류를 감지해 지락사고를 검출합니다. 부족전압계전기는 PT 전압이 일정 이하로 떨어지면 동작할 수 있습니다. 전력량계는 CT와 PT의 전류와 전압 정보를 이용해 전력 사용량을 계산합니다. 결국 CT와 PT는 수변전설비의 상태를 계측하고 보호장치가 판단할 수 있도록 정보를 제공하는 핵심 장치이며, 2차측 취급 주의사항까지 반드시 이해해야 하는 중요한 설비입니다.