VT가 단락될 수 없고 CT가 개방될 수 없는 이유 설명

우리는 전압 변환기(VT)는 절대로 단락되어서는 안 되며, 전류 변환기(CT)는 절대로 개방되어서는 안 된다는 것을 알고 있습니다. VT를 단락시키거나 CT의 회로를 열면 변환기가 손상되거나 위험한 상황이 발생할 수 있습니다.

이론적으로 보면 VT와 CT 모두 변압기입니다. 그 차이는 측정하려는 매개변수에 있습니다. 그럼에도 불구하고 기본적으로 동일한 장치임에도 불구하고 왜 하나는 단락 운전을 금지하고 다른 하나는 개방 운전을 금지하는 것일까요?

정상적인 작동 중 VT의 2차 권선은 매우 높은 부하 임피던스(ZL)를 가진 거의 개방 상태로 작동합니다. 2차 회로가 단락되면 ZL이 거의 0으로 떨어져 대량의 단락 전류가 흐르게 됩니다. 이로 인해 2차 장비가 파괴되고 심각한 안전 위험이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 VT의 2차 측에 퓨즈를 설치하여 단락으로 인한 손상을 방지할 수 있습니다. 가능하다면 고압 시스템을 보호하기 위해 VT의 고압 권선이나 연결부의 결함으로부터 1차 측에도 퓨즈를 설치해야 합니다.

반면에 CT는 정상 작동 중 2차 측에서 매우 낮은 임피던스(ZL)로 효과적으로 단락 상태로 작동합니다. 2차 전류에 의해 생성된 자기 유속은 1차 전류의 자기 유속과 반대 방향으로 작용하여 서로 상쇄되어 매우 작은 순 응분 전류와 최소한의 코어 유속이 발생합니다. 따라서 2차 권선에서 유도되는 전동력(EMF)은 일반적으로 몇십 볼트 정도입니다.

그러나 2차 회로가 열리면 2차 전류가 0으로 떨어져 이러한 탈자성화 효과가 사라집니다. 1차 전류는 (ε1이 일정하기 때문에) 변경되지 않으며, 이는 전체 응분 전류가 되어 코어 유속 Φ가 급격히 증가합니다. 코어는 빠르게 포화 상태에 도달합니다. 2차 권선이 많은 턴을 가지고 있기 때문에 이것은 열린 2차 단자 사이에 매우 높은 전압(몇천 볼트까지 도달할 수 있음)을 초래합니다. 이로 인해 절연이 파괴되고 작업자에게 심각한 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서 CT의 2차 회로를 열어서는 절대로 안 됩니다.

VT와 CT는 원칙적으로 변압기입니다. VT는 전압을 변환하도록 설계되었고, CT는 전류를 변환하도록 설계되었습니다. 그럼에도 불구하고 왜 CT는 개방 회로가 될 수 없고 VT는 단락 회로가 될 수 없는 것일까요?

정상 작동 중 유도된 EMF ε1과 ε2는 본질적으로 일정합니다. VT는 회로와 병렬로 연결되어 고전압과 매우 낮은 전류로 작동합니다. 2차 전류 역시 매우 작아 거의 0이며, 개방 회로의 무한한 임피던스와 균형을 이루는 상태입니다. 2차 회로가 단락되면 ε2는 일정하게 유지되므로 2차 전류가 급격히 증가하여 2차 권선이 소모됩니다.

마찬가지로, 회로와 직렬로 연결된 CT는 고전류와 매우 낮은 전압으로 작동합니다. 정상 조건 하에서는 2차 전압이 거의 0이며, 거의 0의 임피던스(단락)와 균형을 이루는 상태입니다. 2차 회로가 열리면 2차 전류가 0으로 감소하고 1차 전류 전체가 응분 전류가 됩니다. 이로 인해 자기 유속이 급격히 증가하여 코어가 깊은 포화 상태에 들어가 변압기가 파괴될 수 있습니다.

따라서 두 가지 모두 변압기이지만, 서로 다른 응용 분야로 인해 완전히 다른 운전 제약 조건을 가지게 됩니다.