전력 설비에서 3상 전류를 정확하게 계측하는 것은 안전한 전력 관리와 설비 보호의 핵심입니다. 그중에서도 가장 대표적인 계측 방식이 바로 3상 3CT(Three-Phase, Three Current Transformers) 방식입니다. 본 문서는 전문적이면서도 일반 독자가 이해할 수 있도록 3상 3CT의 정의, 구조, 동작 원리, 장단점, 설치 시 주의사항, 실무 팁까지 체계적으로 정리한 자료입니다.
1. 3상 3CT란 무엇인가?
3상 교류 시스템은 R·S·T 세 상으로 구성되며, 각 상의 부하 전류를 정확히 측정하기 위해 사용하는 장치가 CT(Current Transformer)입니다. 3상 3CT는 각 상마다 CT를 설치하여 개별 전류를 직접 측정하는 방식으로, 다음과 같은 특성을 갖습니다.
- 각 상 전류를 독립적으로 측정 가능
- 정밀도 매우 우수
- 보호계전기(OC, OCR 등) 설정에 최적화
- 불평형 부하에서도 정확한 분석 가능
2. 3상 3CT 결선 구조
일반적인 결선 구조는 매우 직관적입니다. 각 상의 전원 케이블을 CT의 1차에 통과시키고, CT의 2차는 계기 및 계전기로 분기하여 연결합니다.
R ──── CT1 ───→ Meter/Relay
S ──── CT2 ───→ Meter/Relay
T ──── CT3 ───→ Meter/Relay
CT 표기 관례는 다음과 같습니다. P1 → 전원측, P2 → 부하측, S1 → 계기(+), S2 → 계기(-). 설치 시 이 표기를 기준으로 극성과 방향을 맞추어야 합니다.
3. 측정 원리
CT의 1차 전류가 만들어내는 자기장이 2차에서 유도 전류로 전환됩니다. CT는 높은 전류를 안전한 계측 전류(일반적으로 5A 또는 1A)로 변환하며, 계측기는 이 값을 다시 실제 전류로 환산하여 표시합니다. 예를 들어 CT 비율이 500/5A일 때 1차에 250A가 흐르면 2차에는 2.5A가 출력됩니다.
4. 주요 장점
- 정확성: 각 상을 개별 측정하므로 불평형하중에서도 오차가 적습니다.
- 신뢰성: 보호계전기 및 차단기 연동 시 오동작을 줄일 수 있습니다.
- 다양한 분석: 역률, 고조파, 전력품질 분석에 유리합니다.
5. 3CT와 2CT의 비교
| 항목 | 3상 3CT | 3상 2CT |
|---|---|---|
| 정확도 | 높음 | 중간 |
| 불평형 대처 | 우수 | 제한적 |
| 설치 비용 | 높음 | 낮음 |
| 권장 사용처 | 데이터센터, 병원, 공장 등 | 경량 패널, 비용 민감 영역 |
6. 설치 시 필수 점검 항목
- CT P1/P2 방향(1차 흐름 방향) 일치 확인
- CT S1/S2 라벨 및 단자 일치 여부 확인
- CT 2차 회로는 절대 개방 상태가 되지 않도록 유지(계측기 연결 또는 단락)
- AS(전류계 전환개폐기) 사용 시 내부 결선과 단락 기능 확인
- CT 및 단자부 열화, 볼트 체결 토크, 절연저항 검사
7. 현장 적용 사례 및 권장 상황
대형 설비에서는 전력 품질 관리와 보호계전기 정확도 확보가 중요하므로 3CT 방식이 표준입니다. 예컨대 공장의 메인 스위치기어, 병원의 비상전원 분전반, 데이터센터의 배전반 등에서는 3CT를 권장합니다. 반대로 비용과 공간에 민감한 소형 분전함에서는 2CT가 허용되는 경우가 있어 설계 요구사항에 따라 결정합니다.
8. 실무 팁
- CT 1차 케이블은 CT 중심을 정확히 통과시키되 케이블의 위치가 벗어나지 않도록 고정합니다.
- CT 2차선은 가능한 짧고 꼬임이 없게 배선하여 노이즈와 오차를 줄입니다.
- CT 주변의 절연튜브, 수축튜브 접착제 잔여물 등 물리적 오염을 제거하여 접촉 불량을 방지합니다.
- 정기적으로 단자부 열화상 점검을 실시하여 과열이나 접촉저항 증가를 조기 발견합니다.
9. 안전 주의사항
가장 중요한 안전수칙은 CT 2차 개방 금지입니다. 2차 개방 시 CT에는 매우 높은 전압이 유기되어 장비 파괴 및 인명사고 위험이 있으므로, CT를 분리·점검할 때는 항상 2차를 단락하거나 계측기를 연결한 상태에서 작업해야 합니다. 또한 CT 및 계측기 교체 시에는 메인 차단 후 LOTO(잠금표시)를 수행해야 합니다.
10. 결론
3상 3CT 방식은 전력 계측의 표준으로서 정확성과 신뢰성에서 우수합니다. 전력품질 관리, 보호계전기 정밀도 확보, 불평형 부하 분석 등 전력 관리 전반에서 핵심 역할을 하므로, 중요한 전력 설비에는 3CT 결선 방식을 적용하는 것이 권장됩니다.
: 실제 현장 적용 시에는 제조사 매뉴얼 및 전력회사 규정(계량 규정 등)을 우선 확인하십시오.