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전기기사 실기 · 보호계전기 정정

Protection Relay Setting

보호 계전기 정정은 과전류 계전기(OCR)의 CT비 · 탭 · 레버를 정해 몇 A 에서, 몇 초 만에 동작할지를 맞추는 단원이다. 고장 전류가 탭의 몇 배인지 구한 뒤 IEC 반한시 곡선에 넣으면 동작 시간이 나온다. 정정이 너무 느리면 사고가 위쪽 계통까지 번지고, 너무 빠르면 고장이 아닌데도 차단기가 떨어져요. CT 1차 정격 · 탭 · 레버 · 고장 전류 슬라이더를 움직이면 위쪽 정정 흐름 칸의 값, 가운데 반한시 곡선 위의 현재 점, 아래쪽 다섯 단계 절차의 숫자가 함께 바뀌어요.

과전류 계전기(OCR)를 어떻게 정정하나

CT비 400/5 A 인 계통에서 과전류 계전기(OCR)의 탭(Tap)과레버(lever · TMS)를 정정한다고 하자. 고장 전류 5,000 A 가 흐를 때 몇 초 만에 차단기가 동작하는지 계산하는 것이 이 단원의 중심이에요.

🛡️ OCR 정정의 세 가지 결정
① CT비: 부하 전류에 맞는 CT 를 고른다(400/5 A, 200/5 A 등)
② 탭(Tap): 동작을 시작하는 전류를 정한다. 보통 부하 전류의 150 ~ 200% 다
③ 레버(TMS): 동작 시간을 조정해 보호 협조의 시간차를 만든다
• 탭은 「어디서 동작할까」, 레버는 「얼마나 빨리 동작할까」를 정해요

정정값 계산과 반한시 동작 곡선

CT비, 탭, 레버를 바꾸면 동작 시간이 그 자리에서 다시 계산된다. 반한시 곡선에서 고장 전류 배수가 커질수록 동작 시간이 짧아지는 모양을 읽어요.

400/5A
5 A
5
5000 A
🔑 곡선에서 읽을 것
① 지금 정정: CT 400/5A, Tap 5A, Lever 5
② 1차로 환산한 동작 전류: 5×80 = 400A
③ 고장 때 CT 2차 전류: 5000/80 = 62.5A, 배수 12.5
④ 동작 시간: IEC 반한시 곡선에서 12.5배이면 1.35초
⑤ 레버를 올리면 곡선이 위로(느리게), 내리면 아래로(빠르게) 옮겨 가요

핵심 공식과 풀이

탭(Tap) 선정
Tap = I부하 × (1.5~2.0)CT비
부하 전류의 150 ~ 200% 를 CT 2차로 환산해 표준 탭값을 고른다
IEC 반한시 동작 시간
t = 0.14M0.02 - 1 × TMS
M: 전류 배수(I/Itap), TMS: 시간 배수 설정(레버 / 10)
🔧 식에서 풀이로
①탭으로 동작 전류를, IEC 곡선으로 동작 시간을 정하고
②실제 CT비와 고장 전류로 정정값을 계산해요
풀이: 탭 결정
1차 동작 전류: 400A → 2차 환산: 400/80 = 5A
CT 400/5A, 탭 5A 로 정함
풀이: 동작 시간 계산
M = 62.500/5 = 12.500 → t = 0.14/(12.5000.02-1)×0.5 = 1.35초
고장 전류 5000A, CT 2차 환산 62.5A
최종 정정 결과
OCR: CT 400/5A, Tap 5A, Lever 5 (TMS 0.5)
동작 전류 400A, 5000A 고장 때 1.35초에 동작

함정과 변형 문제

⚠️ 자주 틀리는 자리
① 탭값은 CT 2차 쪽 전류로 정한다. 1차 전류와 헷갈리지 않는다
② 전류 배수 M 은 고장 전류 ÷ 탭 전류(2차 기준)다. CT비로 두 번 나누면 틀린다
③ IEC 반한시 · 정한시 · 순한시 가운데 문제가 어느 특성인지 먼저 본다
④ TMS = 레버 / 10 은 제조사마다 다를 수 있어 문제 조건의 정의를 확인한다
⑤ 보호 협조는 하위 차단기가 먼저 동작하고 상위는 0.3 ~ 0.5초 늦게 동작해요
OCGR(지락 과전류)
Tap = 영상 전류 기준, 정정: 정격 전류의 10 ~ 30%
ZCT 로 영상 전류를 검출하고, 지락 보호라 OCR 과 따로 정정한다
보호 협조 시간차
Δt ≥ 0.3초(CB 차단 시간 + 오차 + 여유)
하위 OCR 동작 시간 + 0.3 ~ 0.5초 = 상위 OCR 동작 시간
🔄 변형 문제 유형
① 「OCR 탭과 레버를 정정하시오」: CT비 → 탭 → 레버 → 동작 시간 순서로 푼다
② 「보호 협조도를 작성하시오」: 하위에서 상위 순서로 시간-전류 곡선을 그린다
③ OCGR 정정: 영상 전류 기준, ZCT 는 1차 관통형
④ UVR(부족 전압 계전기): 정전을 감지해 발전기 기동 명령과 이어진다
⑤ 「계전기 동작 시험」: 정격 전류 · 동작 전류 · 동작 시간 세 가지를 재요

답안 점검

탭 선정
Tap = IL×1.5n
CT 2차 기준
동작 시간
t = 0.14M0.02-1×TMS
IEC 반한시
🎯 시험에서 볼 자리
① 풀이 순서는 CT비 확인 → 탭 계산(2차 환산) → 레버(TMS) 선정 → 동작 시간 검증이다
② 탭값은 반드시 CT 2차(5 A 기준)로 쓴다. 1차 전류로 쓰면 오답이다
③ 동작 시간 식의 M 은 고장 전류를 2차로 환산해 탭값으로 나눈 값이다
④ 보호 협조는 「하위 0.5초 → 상위 0.8초 → 최상위 1.3초」처럼 시간차를 밝힌다
⑤ 답안 끝에 「OCR: CT ○/5A, Tap ○A, Lever ○, 동작 시간 ○초」를 한 줄로 요약해요
📝 대표 기출 유형
①[기출유형] CT비 400/5 A, 부하 전류 300 A 일 때 OCR 탭값을 구하시오. (답: Tap = 300×1.5/80 = 5.625 → 6A)
②[기출유형] IEC 반한시 특성에서 M = 5, TMS = 0.3 일 때 동작 시간을 구하시오. (답: t = 0.14/(5^0.02 − 1) × 0.3 ≒ 1.28초)
③[기출유형] 보호 계전기를 정정할 때 탭과 레버 각각의 역할을 설명하시오.
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