보호 계전기 2차 주입 시험 방법과 합격 판정 기준 완벽 정리

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보호 계전기 시험 방법(2차 주입 시험)과
합격 판정 완벽 가이드

📋 전기기술사 출제 🎯 현장 기술자 실전 ⚡ KEC 212 🛡️ OCR · OCGR · UVR

01 / 도입 & 개요

현장 기술자가 직접 해결해야 하는 계전기 시험

수변전실에서 주기적으로 실시해야 하는 보호 계전기 정기 시험은 많은 현장 기술자들이 외부 전문 업체에 의뢰해 왔습니다. 하지만 시험 절차와 합격 기준을 이해하면 직접 수행할 수 있으며, 불합격 판정 없이 통과하는 것은 물론 이상 발생 시 즉각적인 원인 파악과 재시험이 가능합니다. 이 글에서는 2차 주입 시험의 원리부터 합격 판정 기준까지 단계별로 완전히 정리합니다.

보호 계전기는 전력 계통에서 사고 전류나 이상 전압을 감지하여 차단기를 트립시키는 핵심 보호 기기입니다. 계전기가 제대로 동작하지 않으면 기기 소손·인신 사고로 이어질 수 있어, 정기 시험과 동작 특성 확인은 전기안전 관리 측면에서 필수입니다. KEC 및 전기설비기술기준 제21조는 보호 계전기의 정기 점검 의무를 명시하고 있습니다.

📌 이 글로 배울 수 있는 것:
① 2차 주입 시험의 원리와 장비 구성  |  ② 픽업 전류·시간 지연·트립 접점 시험 순서  |  ③ 합격 기준(픽업 ±5%, 시간 ±10%) 판정법  |  ④ 시험 성적서 작성과 LOTO 안전 절차

02 / 2차 주입 시험 원리

2차 주입 시험이란 무엇인가?

2차 주입 시험(Secondary Injection Test)은 변류기(CT) 1차 측에 실제 고장 전류를 흘리지 않고, CT 2차 측에 직접 테스트 전류를 주입하여 보호 계전기의 동작 특성을 검증하는 방법입니다. 1차 주입 시험 대비 안전하고 경제적이며, 계전기 자체의 픽업 특성·시한 특성·트립 접점 동작을 정밀하게 측정할 수 있어 현장에서 가장 많이 사용됩니다.

CT 2차 측의 정격 전류는 일반적으로 5A 또는 1A이며, 계전기 시험기는 이 범위에서 정밀하게 전류를 제어하여 출력합니다. OCR(과전류 계전기), OCGR(지락 과전류 계전기), UVR(부족전압 계전기) 등 대부분의 보호 계전기가 2차 주입 시험 대상입니다. 시험기는 주입 전류 크기·시간을 제어하고, 계전기의 트립 접점이 닫힐 때까지의 시간을 μs 단위로 측정합니다.

1차 주입 시험 vs 2차 주입 시험 비교

구분	1차 주입 시험	2차 주입 시험
주입 위치	CT 1차 측 (주회로)	CT 2차 측 (계전기 입력 단자)
전원 용량	대용량 시험 전원 필요	소용량 시험기 사용
안전성	고전압·대전류 위험	저전압·소전류로 비교적 안전
검증 범위	CT+계전기 전체 계통	계전기 단독 동작 특성
측정 정밀도	낮음 (계통 영향)	높음 (μs 수준)
현장 적용	신설 준공 시 1회	정기 시험 (1~3년 주기)
장비 비용	매우 고가	중간 (100~300만 원대)

⚠️ 주의: 2차 주입 시험은 계전기 단독 특성만 검증합니다. CT 비율 오차, 2차 배선 단선 여부 등은 별도로 확인해야 합니다. CT 개방(Open) 상태에서 시험기를 연결하면 고전압이 발생하므로, 반드시 CT 2차 회로를 단락한 후 계전기와 시험기를 연결하십시오.

03 / 시스템 구성

2차 주입 시험 시스템 블록 다이어그램

아래 블록 다이어그램은 계전기 시험기(Relay Test Set)부터 보호 계전기, 차단기 트립 코일까지의 신호 흐름을 나타냅니다. 시험기는 전류 출력 회로와 시간 측정 회로를 내장하며, 계전기의 트립 접점이 닫히는 순간을 기준으로 동작 시간을 산출합니다. 타이머 스타트 신호는 전류 출력 개시 시점에 연동됩니다.

블록 다이어그램 2차 주입 시험 — 시스템 신호 흐름

04 / 계통도 (SLD)

수전실 보호 계전기 단선결선도(SLD)

아래 계통도(SLD)는 수변전설비에서 VCB → CT → 보호 계전기 연결 경로를 단선으로 표현한 것입니다. 6.6kV 수전반에서 CT 2차가 보호 계전기(OCR, OCGR)에 연결되고, 계전기 트립 접점이 VCB 트립 코일(TC)을 동작시키는 보호 계통의 전체 흐름을 이해하는 것이 2차 주입 시험 연결의 기초가 됩니다.

계통도 (SLD) 수전실 보호 계전기 계통도

05 / 시험 절차

2차 주입 시험 단계별 절차

2차 주입 시험은 사전 준비 → 픽업 전류 시험 → 시한 특성 시험 → 트립 접점 확인 → 복귀 전류 확인 → 기록 작성의 순서로 진행됩니다. 각 단계에서 측정값을 반드시 기록하고, 합격 기준을 벗어날 경우 즉시 시험을 중단하고 계전기 정정값 확인 및 교체 여부를 판단해야 합니다.

01

정전·LOTO 및 CT 2차 단락

시험 전 반드시 해당 VCB 정전 후 LOTO(Lock-Out / Tag-Out)를 실시합니다. CT 2차 회로를 단락(Short)한 후 계전기 단자에서 CT 2차 배선을 분리하여 시험기와 연결합니다. CT 2차 개방 시 고전압이 발생하므로 반드시 단락 먼저입니다.

02

계전기 정정값 확인 및 시험기 셋업

계전기의 현재 픽업 전류 탭(Tap)과 시간 다이얼(TD) 설정값을 기록합니다. 시험기(Omicron CMC, Megger FREJA 등)에 CT 비율, 픽업 설정값, 시험 배수를 입력하고 타이머를 트립 접점 신호에 연동합니다. 시험지 양식에 설비명, 계전기 형번, 정정값을 기입합니다.

03

픽업 전류 시험 (Pick-up Current Test)

주입 전류를 서서히 증가시켜 계전기가 동작(픽업)하는 전류값을 측정합니다. 정정값의 85%부터 시작하여 1% 단위로 증가시키며 계전기 동작 표시(LED 또는 접점 도통)를 확인합니다. 측정 픽업 전류가 정정값의 ±5% 이내이면 합격입니다.

04

시한 특성 시험 (Time Characteristic Test)

정정 픽업 전류의 200%, 300%, 600% 등 복수 배수에서 각각 전류를 인가하고, 계전기가 트립 접점을 닫기까지의 시간을 측정합니다. 측정 동작 시간이 공칭값의 ±10% 이내이면 합격이며, 한시(IDMT) 특성 곡선과의 일치 여부를 확인합니다.

05

순시 요소 시험 (Instantaneous Element Test)

순시 탭(Instantaneous Tap) 설정값에서 전류를 인가하여 50ms 이내 트립 접점 동작 여부를 확인합니다. 순시 요소는 시한 없이 즉시 동작해야 하며, 동작 전류 오차 ±5%, 동작 시간은 50ms 이하가 합격 기준입니다.

06

복귀 전류(Reset) 확인 및 트립 접점 연속 동작 시험

전류를 감소시켜 계전기가 복귀(Reset)되는 전류값을 확인합니다. 복귀 전류는 픽업 전류의 95% 이상이어야 합니다. 또한 트립 접점의 연속 동작(3회 반복)을 통해 접점 오동작, 접점 불량을 확인합니다.

07

원상 복구 및 성적서 작성

CT 2차 배선을 원위치 복구하고, CT 단락선을 제거합니다. 시험기 연결 단자를 분리하고 LOTO를 해제한 후 VCB를 투입합니다. 시험 성적서에 측정값·합부 판정·시험자 서명을 기록하고 전기안전관리 기록부에 보관합니다.

06 / 배선도

2차 주입 시험 배선 연결도

아래 배선도는 OCR 단자대(CT 2차 입력 단자)에 계전기 시험기를 연결하는 실제 배선을 나타냅니다. CT 2차 배선(K, k 또는 S1, S2)을 단자대에서 분리하고, 시험기의 전류 출력 단자(I+, I-)를 연결합니다. 시험기의 디지털 입력(DI) 단자는 계전기 트립 접점(94, 95 단자)에 연결하여 동작 시간을 측정합니다.

배선도 OCR 2차 주입 시험 단자 연결도

⚠️ 배선 핵심 포인트: CT 2차 회로에서 계전기 단자를 분리하기 전 반드시 단락선(Short Link)을 연결하십시오. CT 2차 개방 시 수천 V의 유도 전압이 발생하여 인명·기기 사고가 발생합니다. 단락선은 시험 종료 후 원상 복구 시 반드시 제거해야 합니다.

07 / 합격 판정 기준

시험 항목별 합격 기준 및 판정 방법

보호 계전기 2차 주입 시험의 합격 기준은 픽업 전류 오차 ±5% 이내, 동작 시간 오차 ±10% 이내가 원칙입니다. 단, 제조사 사양서에 별도 기준이 명시된 경우 제조사 기준을 우선 적용합니다. 아래 표는 주요 시험 항목별 합격·불합격 판정 기준을 정리한 것입니다.

시험 항목	정정값(예시)	허용 오차	합격 범위	불합격 시 조치
픽업 전류	4.0 A (CT 2차)	±5%	3.80 ~ 4.20 A	정정값 재확인, 계전기 교체 검토
시한 동작 시간 (2배 전류)	2.50 s	±10%	2.25 ~ 2.75 s	시간 다이얼(TD) 재조정, 교체
시한 동작 시간 (3배 전류)	1.05 s	±10%	0.95 ~ 1.16 s	동일 (TD 재조정)
순시 동작 전류	10.0 A (2.5배)	±5%	9.50 ~ 10.50 A	순시 탭 재조정, 계전기 교체
순시 동작 시간	≤ 50 ms	상한값	0 ~ 50 ms	계전기 내부 회로 점검·교체
복귀 전류 (Reset)	≥ 픽업의 95%	하한값	3.80 A 이상	계전기 내부 스프링 확인·교체
트립 접점 동작 연속성	3회 반복	전횟수 동작	3/3회 합격	접점 청소, 계전기 교체

계전기 유형별 추가 판정 기준

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OCR (과전류 계전기)

픽업·시한·순시 3항목 모두 확인. 한시 특성은 IEC 60255 극한시·일반·표준 역한시 중 설정 곡선과 일치 여부 확인.

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OCGR (지락 과전류)

ZCT 2차 신호로 시험. 정정 전류가 매우 작으므로(0.1~1A 범위) 배선 절연 상태 사전 확인 필수.

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UVR (부족전압 계전기)

전압 주입 시험으로 픽업 전압과 동작 시간을 확인. 픽업 전압 오차 ±3%, 시간 ±10% 이내.

🟢

DGR (방향성 지락)

전류·전압 동시 주입. 위상각 정확도 ±2° 이내 확인. 방향 판별 오동작 여부 반드시 점검.

08 / 회로도

OCR 동작 제어 회로도 (Control Circuit)

아래 제어 회로도는 OCR 트립 접점이 VCB 트립 코일(TC)을 여자(Energize)하는 제어 회로를 IEC 60617 심볼로 표현합니다. 2차 주입 시험 시 트립 접점(94-95 단자)에 시험기 DI를 연결하여, 계전기 동작 시 제어 회로가 VCB를 개방시키는 경로를 확인합니다. 실제 차단기를 동작시키지 않으려면 VCB 제어 전원을 분리한 상태에서 시험기 DI로만 동작 시간을 측정합니다.

회로도 OCR 트립 제어 회로도 (IEC 60617)

09 / 시험 장비 선정

계전기 시험기 종류와 선정 기준

계전기 시험기(Relay Test Set)는 2차 주입 시험의 핵심 장비입니다. 전류 출력 정밀도, 시간 측정 분해능, 자동화 기능 유무에 따라 제품을 선정합니다. 수변전설비 정기 시험에는 3상 동시 출력 가능 제품이 적합하며, 전기안전 관리 기록 자동 생성 기능이 있으면 성적서 작성이 용이합니다. 아래 표는 국내 현장에서 주로 사용하는 계전기 시험기를 비교한 것입니다.

제조사/모델	전류 출력	시간 분해능	상수	자동 시험	특징
Omicron CMC 356	3×32A / 1×64A	1 μs	3상	✔ (XRIO)	세계 표준, 자동화 최고
Megger FREJA 300	3×30A	1 μs	3상	✔ (AVTS)	가성비, 현장 보급 광범위
ISA T-3000	3×40A	1 μs	3상	✔	이탈리아산, 보호협조 SW 포함
Doble F6150	6×12.5A	0.1 μs	6상	✔ (ProTesT)	고급형, 차동·거리 계전기 전용
국산 KOC KT-5000	3×25A	1 μs	3상	△ (반자동)	국내 공공기관 다수 사용
단상 시험기 (소형)	1×30A	1 ms	1상	✘	OCR 단독 시험용, 저가

💡 현장 팁: 수전설비 용량이 크거나 차동·거리 계전기가 적용된 경우, 3상 동시 출력이 가능하고 자동 시험 기능을 갖춘 Omicron 또는 Megger 계열 장비를 사용하면 시험 시간을 50% 이상 단축할 수 있습니다. 장비 렌탈 비용은 일 단위 10~30만 원 수준으로 구매 대비 경제적입니다.

10 / KEC 법규 기준

KEC 및 관련 법규 기준 정리

한국전기설비규정(KEC) 제212조는 전력용 변압기 및 고압·특고압 전로에 설치된 보호 계전기의 정기 점검·시험 의무를 규정합니다. 전기설비기술기준 제21조는 이상 전류로부터 전로를 보호하는 장치의 정기 확인 의무를 명시합니다. 아래 표는 관련 법규 조항 요약입니다.

KEC 212.3.1

고압·특고압 전로의 과전류 차단기 및 보호 계전기 시험 기준. 정기 점검 주기 최대 3년 이내.

전기설비기술기준 제21조

전로 보호 장치의 동작 특성 정기 확인 의무화. 시험 성적서 5년 이상 보존 규정.

IEC 60255-151

과전류 계전기 동작 특성 국제 표준. 역한시·정한시·순시 요소 허용 오차 기준 정의.

전기안전관리자 업무 고시

전기안전관리자의 정기 시험 의무 수행 및 기록 유지 의무. 시험 미수행 시 과태료 부과.

IEC 61869-2 (CT 기준)

CT 비율 오차 및 위상각 오차 기준. 보호용 CT 클래스 5P, 10P 적합성 확인.

한국전기안전공사 고시

정기 시험 미실시 시 전기안전관리 등급 하향 및 점검 강화 대상 지정.

📜 KEC 212 핵심 요약: 용량 100kVA 초과 수변전설비는 보호 계전기 정기 시험을 3년 이내 주기로 실시하고, 시험 성적서를 전기안전관리 장부에 편철 보관해야 합니다. 시험 생략이나 성적서 미비 시 전기사업법 위반에 해당할 수 있습니다.

11 / 안전 수칙

2차 주입 시험 시 안전 수칙과 흔한 실수

🔒 LOTO 철저 이행

시험 전 VCB 정전 후 LOTO 태그를 부착하고 열쇠를 시험자가 직접 보관합니다. 다른 작업자의 무단 투입을 막아야 합니다.

⚡ CT 개방 절대 금지

CT 2차 회로를 단락하기 전에 계전기 단자를 분리하는 순서 실수는 고전압 발생의 원인입니다. 반드시 단락 먼저, 분리는 나중에.

🧤 절연 장갑 착용

시험기 연결 및 단자대 작업 시 반드시 절연 장갑(최소 1,000V 등급)을 착용합니다. 맨손 작업 절대 금지.

📋 작업 전 회로 확인

시험 전 반드시 기존 배선도와 현재 단자 연결 상태를 대조 확인합니다. 잘못된 단자 연결은 계전기 오동작 또는 차단기 불필요 트립을 유발합니다.

🔄 복구 확인 체크리스트

시험 종료 후 CT 단락선 제거 여부, 계전기 단자 복구, 시험기 분리를 체크리스트로 확인합니다. 단락선 미제거는 OCR 불동작 사고로 이어집니다.

📵 전자기기 간섭 주의

시험기 대전류 출력 시 근처의 디지털 계전기 및 PLC가 오동작할 수 있습니다. 인근 제어 기기 전원을 사전에 분리하거나 차폐 조치를 취하십시오.

흔한 실수 TOP 5 및 예방법

순번	흔한 실수	결과	예방법
1	CT 단락 전 단자 분리	CT 2차 고전압 발생	반드시 단락 먼저, 분리는 나중
2	시험 후 CT 단락선 미제거	OCR 전류 미입력 → 불동작	복구 체크리스트 의무 사용
3	전류 배수 잘못 설정	시험 성적 오류, 재시험	정정값 × 배수 사전 계산 후 시험
4	트립 접점 연결 없이 시간 측정	동작 시간 측정 불가	DI 연결 후 시험기 타이머 동작 확인
5	픽업 오차만 확인, 시한 미확인	불완전 시험 — 시한 불량 미발견	픽업 + 시한 + 순시 3항목 전부 시험

FAQ

자주 묻는 질문

2차 주입 시험은 왜 해야 하나요? 1차 주입과 차이는?

2차 주입 시험은 실제 고장 전류를 흘리지 않고 CT 2차 측에 소전류를 주입하여 계전기의 픽업·시한·트립 동작을 안전하게 검증하는 방법입니다. 1차 주입 시험은 대용량 전원이 필요하고 위험하여 신설 준공 시 1회에 한해 수행하며, 정기 시험에서는 2차 주입이 표준으로 적용됩니다. KEC 212에서도 정기 시험 방법으로 2차 주입을 기준으로 합니다.

합격 판정 기준(픽업 ±5%, 시간 ±10%)의 근거는 무엇인가요?

IEC 60255-151 국제 표준에서 과전류 계전기의 픽업 전류 허용 오차를 정정값의 ±5%, 동작 시간 허용 오차를 공칭값의 ±10%로 규정하고 있습니다. 국내 전기안전관리 지침도 이 기준을 준용합니다. 제조사 사양서에 더 엄격한 기준이 있는 경우 제조사 기준을 우선 적용해야 합니다.

계전기 시험기 없이 2차 주입 시험이 가능한가요?

불가능합니다. 정밀한 전류 출력과 μs 수준의 시간 계측이 필요하기 때문에 반드시 전용 계전기 시험기를 사용해야 합니다. 자체 보유가 어려운 경우 전문 시험업체 위탁 또는 장비 렌탈(일 10~30만 원)을 활용하면 됩니다. 일반 클램프 미터나 테스터기로는 시험이 불가능합니다.

전기기술사 시험에서 2차 주입 시험이 어떻게 출제되나요?

전기기술사 실기 시험에서 보호 계전기 시험 방법과 합격 판정 기준은 필수 출제 영역입니다. 특히 2차 주입 시험 연결도(배선도) 작성, 픽업·시한 합격 기준 계산, IEC 60255 역한시 특성 곡선 해석 문제가 자주 출제됩니다. OCR과 OCGR의 협조 곡선 작성과 연계한 복합 문항도 출제되므로 함께 공부하는 것을 권장합니다.

디지털 보호 계전기도 2차 주입 시험을 동일하게 하나요?

디지털 계전기도 기본적으로 동일한 2차 주입 시험을 수행하지만, 추가로 설정값(Setting) 파라미터를 PC 소프트웨어로 확인하고 이벤트 로그(Event Log)를 함께 분석합니다. 일부 디지털 계전기는 자가진단 기능이 있어 픽업 전류값을 자동 기록합니다. 시험기와의 통신 연결(IEC 61850, COMTRADE)로 자동화 시험도 가능합니다.

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