전류 변압기 성능 보호에 "무릎점 전압" 개념이 중요한 이유는 무엇입니까?

16 10, 2025

전력 시스템의 복잡한 세계에서 안전과 신뢰성은 단지 바람직한 속성이 아닙니다. 이는 기본적이고 협상할 수 없는 요구 사항입니다. 이 보호 인프라의 핵심에는 겉으로는 단순해 보이는 장치가 있습니다. 보호 현재 변압기 . 주요 기능은 높은 1차 전류를 표준화된 낮은 수준의 2차 값으로 정확하게 축소하여 보호 계전기에 안전하고 관리 가능한 신호를 제공하는 것입니다. 그러나, a의 진정한 척도는 보호 현재 변압기 정상적인 작동 조건에서의 성능이 아니라 가장 심각하고 비정상적인 상황, 즉 정상보다 수십 배 더 높을 수 있는 결함 전류가 시스템을 통해 급증하는 동안의 동작입니다. 이러한 극단적인 상황에서 개념은 다음과 같다. 무릎점 전압 데이터 시트의 기술 사양에서 성공적인 보호 이벤트와 치명적인 시스템 오류 사이의 정의 요소로 전환됩니다.

보호 전류 변압기의 핵심 기능 이해

무릎점 전압을 분석하기 전에 장치 자체의 임무 수행에 중요한 역할을 완전히 파악하는 것이 중요합니다. 에이 보호 현재 변압기 보호 계전기 및 기타 보조 장비에 1차 전류의 감소된 비례 복제본을 절연하고 공급하도록 설계된 계측기 변압기입니다. 상대와는 달리 측정 변류기 , 이는 정상 부하 전류의 좁은 대역 내에서 정확도를 위해 최적화되었으며, 보호 현재 변압기 매우 다른 목적으로 설계되었습니다. 성능은 시스템이 과도하고 큰 고장 전류를 받는 경우에도 1차 전류 파형을 충실하게 재현하는 능력으로 판단됩니다. 이 재생된 신호는 보호 시스템의 두뇌인 계전기에 대한 유일한 정보 소스입니다. 계전기는 이 신호를 분석하고 회로 차단기를 트립할지(트립하지 않을지) 결정적으로 판단하여 오류를 격리합니다.

A의 운영 환경 보호 현재 변압기 그러므로 매우 까다롭습니다. 수십 년간의 정상적인 서비스 동안 수동적이고 정확한 상태를 유지해야 하지만, 오류 발생 후 밀리초 이내에 완벽하고 충실도가 높은 작업을 수행해야 합니다. 2차 전류 신호의 왜곡이나 오류로 인해 릴레이 오작동이 발생할 수 있습니다. 이러한 오작동은 두 가지 위험한 형태를 띨 수 있습니다. 하나는 네트워크의 정상적인 부분이 불필요하게 연결 해제되어 가동 중지 시간과 잠재적인 장비 스트레스를 유발하는 잘못된 트립입니다. 또는 실제 결함이 해결되지 않은 트립 실패로 인해 해당 결함이 지속되어 변압기, 개폐 장치 및 기타 값비싼 자산에 막대한 피해를 입힐 수 있습니다. 전체 보호 체인의 무결성은 다음에 달려 있습니다. 보호 현재 변압기 포화라고 알려진 상태를 피하는 의 능력, 그리고 이것이 바로 무릎점 전압이 내러티브의 중심 인물이 되는 지점입니다.

무릎점 전압 정의: 기본 개념

가장 간단한 용어로, 무릎점 전압 는 여기 특성 곡선의 특정 전압 값입니다. 보호 현재 변압기 이는 코어 자기 작동의 선형 영역에서 포화 영역으로의 전환을 나타냅니다. 이를 이해하려면 변압기의 내부 작동을 시각화해야 합니다. 1차 전류는 코어에 자속을 생성하고, 이는 권선에 2차 전류를 유도합니다. 그러나 1차 전류의 작은 부분은 코어 자체를 "여기"하는 데 사용됩니다. 이것이 바로 자화 전류입니다.

2차 전압이 낮으면 코어는 포화 상태에서 멀리 떨어져 있습니다. 자화 전류는 무시할 수 있으며, 1차 전류의 거의 전체가 2차 측으로 변환됩니다. 이는 선형 또는 비례적인 작동 영역입니다. 일반적으로 연결된 부담(릴레이 및 배선 임피던스)을 통해 흐르는 높은 1차 결함 전류로 인해 2차 전압이 증가함에 따라 코어에는 더 많은 자화 전류가 필요합니다. 는 무릎점 전압 IEC 61869와 같은 국제 표준에 따라 2차 전압이 10% 증가하면 여자 전류가 50% 증가해야 하는 여자 곡선의 지점으로 공식적으로 정의됩니다. 이 지점을 넘어서면 코어가 포화되기 시작합니다.

코어가 포화되면 투자율이 급격히 떨어집니다. 더 이상 자속의 상당한 증가를 지원할 수 없습니다. 결과적으로 자속이 조금만 증가하더라도 자화 전류를 크게 증가시켜야 합니다. 이 자화 전류는 사실상 손실입니다. 더 이상 2차 전류로 변환할 수 없습니다. 그 결과 1차 사고 전류와 거의 유사하지 않은 심하게 왜곡된 2차 전류 파형이 발생합니다. 이렇게 왜곡된 신호를 수신한 계전기는 오류를 정확하게 식별하지 못하여 잠재적인 작동 실패로 이어질 수 있습니다. 그러므로, 무릎점 전압 단순한 숫자가 아닙니다. 주어진 신호에 대한 충실한 신호 재생의 상한을 정의하는 것은 전압 임계값입니다. 보호 현재 변압기 .

무릎점 전압과 포화 사이의 직접적인 연결

사이의 관계 무릎점 전압 포화는 직접적이고 인과적입니다. 포화는 다음과 같은 현상입니다. 보호 현재 변압기 릴레이가 작동할 때까지 회피하거나 지연하도록 특별히 설계되었습니다. 는 무릎점 전압 주어진 조건에서 포화가 발생하는 시기를 지정하는 핵심 설계 매개변수입니다.

2차 단자 양단에 발생하는 전압 보호 현재 변압기 2차 전류와 총 연결 부담(V _초 = 나 _초 × Z _비 ). 오류가 발생하는 동안 2차 전류(I _초 ) 매우 높을 수 있습니다. 총 부담(Z _비 릴레이 임피던스와 연결 전선의 저항을 포함하는 )가 중요하므로 결과적으로 2차 전압(V _초 ) 상당할 수 있습니다. V를 계산하면 _초 최대 결함 조건에서 변압기에 접근하거나 초과합니다. 무릎점 전압 , 코어는 포화 상태에 들어갑니다.

포화 상태가 되면 2차 전류 파형이 심하게 클리핑됩니다. 계전기는 깨끗한 정현파 대신 평탄한 피크와 고조파 함량이 높은 파형을 확인합니다. 이러한 왜곡은 보호 성능에 여러 가지 해로운 영향을 미칩니다. 예를 들어, 전자기계 릴레이 토크가 감소하여 접점이 닫히지 않을 수 있습니다. 디지털 또는 수치 릴레이 알고리즘을 위해 전류의 기본 구성 요소에 자주 의존하는 는 부정확한 측정값을 수신할 수 있습니다. 알고리즘 차동 보호 보호 구역의 두 끝에서 전류를 비교하는 는 다음과 같은 경우 균형을 잃을 수 있습니다. 변류기 포화되고 다른 하나는 포화되지 않아 잘못된 여행으로 이어집니다. 는 무릎점 전압 따라서 버퍼 역할을 합니다. 충분히 높은 무릎점 전압 부하를 통해 오류 전류를 구동하는 데 필요한 2차 전압이 코어의 선형 작동 영역 내에서 잘 유지되도록 보장하여 포화를 방지하고 계전기가 결정을 내려야 할 때 오류의 중요한 첫 번째 사이클에 대해 정확한 전류 신호를 보장합니다.

특정 보호 체계의 중요한 역할

중요성 무릎점 전압 특정 고성능 보호 체계의 맥락에서 검토하면 더욱 확대됩니다. 다양한 계획에는 다양한 민감도가 있습니다. 변류기 성능, 올바른 사양 만들기 무릎점 전압 중요한 엔지니어링 결정.

에서 차동 보호 발전기, 변압기, 모선을 보호하는 데 사용되는 , 원리는 키르히호프의 현행 법칙에 기초합니다: 보호 구역으로 들어가는 전류의 합은 0이 되어야 합니다. 만약 보호 현재 변압기 외부 오류(영역 외부의 오류) 중에 한쪽이 포화되면 거짓으로 낮거나 왜곡된 전류를 제공합니다. 계전기는 내부 결함을 모방하는 불균형을 확인하고 잘못된 트립 명령을 내릴 수 있습니다. 이를 방지하기 위해, 무릎점 전압 모두의 변류기s 차동 체계에서는 결함이 발생한 조건에서 모두 유사하게 동작하여 안정성을 유지할 수 있도록 충분히 높고 적절하게 일치해야 합니다.

에 대한 거리 보호 , 전송선에 사용되는 계전기는 측정된 전압과 전류를 기반으로 오류까지의 거리를 계산합니다. 변류기 포화로 인해 전류 입력이 왜곡되어 잘못된 임피던스 계산이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 계전기가 도달하지 못하거나(지정된 영역 내에서 오류가 표시되지 않음) 도달 범위가 초과(해당 영역을 벗어난 오류가 표시됨)되어 보호 시스템의 선택성이 손상될 수 있습니다. 높은 무릎점 전압 정확한 임피던스 측정을 위해 전류 신호가 순수하게 유지되도록 보장합니다.

또한, 다음과 관련된 응용 프로그램에서는 고임피던스 버스바 보호 , 작동 원리 자체는 무릎점 전압 . 이 방식은 하나 이상의 오류가 발생하더라도 외부 오류에 대해 안정적으로 설계되었습니다. 변류기s 안정화 저항과 전압 설정 저항을 사용하여 포화시킵니다. 이러한 구성요소의 선택은 직접적으로 다음을 기반으로 합니다. 무릎점 전압 ~의 변류기s 회로에 사용됩니다. 이 경우, 무릎점 전압 이는 단순한 제한 요소가 아니라 보호 알고리즘 설계 및 조정의 필수적인 부분입니다.

무릎점 전압 선택에 영향을 미치는 주요 요소

선택 보호 현재 변압기 적절한 무릎점 전압 애플리케이션에 대한 철저한 분석이 필요한 체계적인 프로세스입니다. 단순히 사용 가능한 가장 높은 값을 선택하는 문제가 아닙니다. 이렇게 하면 장비가 불필요하게 크고 값비싸게 될 수 있기 때문입니다. 선택은 명확성을 위해 다음 표에 요약할 수 있는 여러 상호 의존적 요소를 신중하게 고려한 결과입니다.

보장하기 위한 일반적인 계산 보호 현재 변압기 포화되지 않았는지 확인하는 것이 포함됩니다. 무릎점 전압 최대 2차 사고 전류와 총 부담을 곱한 것보다 큽니다. 이는 부담을 통해 고장 전류를 구동하는 데 필요한 전압이 포화 임계값 아래로 유지되도록 보장합니다. 시스템 계획자와 보호 엔지니어는 이러한 연구를 꼼꼼하게 수행하여 올바른 것을 지정합니다. 무릎점 전압 , 보장 보호 현재 변압기 최악의 시스템 장애 조건 하에서 임무를 수행합니다.

잘못된 Knee-Point 전압 사양의 결과

무시한 결과 무릎점 전압 사양 및 선택 프로세스가 진행되는 동안 시스템 보안과 신뢰성이 직접적으로 손상될 수 있습니다. 잘못 지정됨 무릎점 전압 수년 동안 숨겨져 있을 수 있는 잠재적인 결함으로, 보호 시스템이 가장 필요할 때 심각한 결함이 발생하는 동안에만 드러납니다.

과소지정된 무릎점 전압: 이는 두 가지 오류 중 더 위험합니다. 만약 무릎점 전압 응용 프로그램에 비해 너무 낮습니다. 보호 현재 변압기 큰 규모의 단층이 발생하는 동안 조기에 포화됩니다. 논의한 바와 같이 결과적으로 왜곡된 2차 전류로 인해 릴레이 오작동이 발생할 수 있습니다. 트립에 실패하면 지속적인 결함 에너지로 인해 장비가 파괴되어 잠재적으로 화재, 폭발 및 정전 사태가 발생할 수 있습니다. 잘못된 트립은 네트워크를 불안정하게 만들고, 고객에게 불필요한 중단을 초래하고, 잠재적으로 그리드 전반에 걸쳐 계단식 오류로 이어질 수 있습니다. 장비 손상부터 다운타임으로 인한 수익 손실까지 이러한 사건으로 인한 경제적 비용은 천문학적일 수 있습니다.

과도하게 지정된 Knee-Point 전압: 과소명세된 것보다 즉각적으로 덜 위험한 반면, 지나치게 높은 무릎점 전압 단점도 가지고 있습니다. 더 높은 무릎점 전압 일반적으로 더 큰 코어 단면적이나 고급 코어 재료를 사용해야 합니다. 이는 더 크고, 더 무겁고, 더 비싼 것으로 직접적으로 해석됩니다. 보호 현재 변압기 . 이는 또한 일반 작동 전압에서 더 높은 여자 전류로 이어질 수 있으며, 이는 일반적으로 보호 애플리케이션에는 문제가 되지 않지만 불필요한 비용 동인이 될 수 있습니다. 따라서 엔지니어의 목표는 최대화하는 것이 아닙니다. 무릎점 전압 , 그러나 이를 최적화하려면 불필요한 자재 및 설치 비용을 발생시키지 않고 최악의 시나리오보다 안전한 여유를 제공하는 값을 선택해야 합니다.

결론: 보호 신뢰성의 핵심

에서 conclusion, the 무릎점 전압 이는 변압기 데이터 시트에 있는 난해한 기술 매개변수 그 이상입니다. 이는 성능 경계를 정의하는 기본적인 설계 특성입니다. 보호 현재 변압기 . 이는 장치가 투명하고 충실도가 높은 센서로 유지될지 아니면 전력 시스템이 가장 취약한 순간에 위험한 신호 왜곡의 원인이 될지 여부를 결정하는 중요한 요소입니다. 코어 포화의 시작을 지시함으로써, 무릎점 전압 전체 보호 시스템의 신뢰성, 보안 및 속도에 직접적인 영향을 미칩니다.

이 개념에 대한 깊은 이해는 시스템 설계자 및 보호 엔지니어부터 이러한 필수 구성 요소를 지정하고 공급하는 구매자 및 도매업체에 이르기까지 전력 산업과 관련된 모든 이해관계자에게 필수적입니다. 지정 보호 현재 변압기 적절한 무릎점 전압 최대 결함 전류, 연결 부담 및 시스템 매개변수에 대한 철저한 분석을 기반으로 계산된 는 인력의 안전, 귀중한 자산의 보호 및 전력망의 전반적인 안정성을 보장하는 타협할 수 없는 단계입니다. 이는 안정적인 전기 보호 기능이 구축되는 핵심입니다.