CT 포화 무시한 계전기 정정, 단락 사고 시 대참사 발생! 보호 협조 실무 완전 정복 (KEC 140 기준)

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⚡ CT 포화를 무시하고 계전기 정정하면 단락 사고 시 트립 실패 — 대형 전기 화재로 이어집니다

변류기(CT) 포화가 발생하면 보호 계전기가 정확한 단락전류를 인식하지 못해 동작이 지연되거나 아예 미동작합니다. 포화 계수(ALF)와 협조 시간 차(CTI)를 모르면 계전기 정정이 무의미해집니다. 전기기술사 시험에서도 서술형 단골 문제입니다.

⚡ 핵심 계산식·기준 바로 확인

📢 기준 갱신: 이 글은 2026년 1월 15일 기준으로 작성되었습니다. KEC 2023·IEC 61869-2·IEC 60255 최신 기준을 반영했습니다.

✅ CT 포화 협조 정정에서 지금 당장 확인해야 하는 핵심 3가지

1. CT 포화 판단 공식: Ks(포화 계수) = ALF × In_ct / Isc_fault. Ks < 1이면 포화 발생, 협조 정정에 보정 필수.
2. 협조 시간 차(CTI) 보정: 포화 영향 미고려 시 CTI = 0.3초 → 포화 고려 시 CTI = 0.4~0.5초로 상향 설정. 상위 계전기 동작 시간 여유 확보.
3. CT 등급 선정 기준(IEC 61869-2): 보호용 CT는 5P20 이상 필수. 단락전류 20배까지 5% 이내 오차 보장. 과부담(burden) 초과 시 실제 ALF 급감.

📐 CT 포화 계수 계산기 바로 보기

이

이 글을 작성한 전문가

이보호, 전기기술사·전기기사 자격 보유, 수변전 보호 설계 및 계전기 정정 실무 15년 경력. 대형 산업단지·데이터센터 보호 협조 설계를 다수 수행했습니다.

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• 01 / 개요 — CT 포화란 무엇인가포화 메커니즘·영향·계통도 블록다이어그램
• 02 / CT 포화가 보호 계전기에 미치는 영향OCR·IOC·방향성 계전기별 영향 분석
• 03 / 보호 계전기 종류별 CT 포화 취약성ANSI 50·51·67 계전기별 취약성 비교표
• 04 / CT 포화 계수 계산 및 협조 정정 실전포화 계수 계산기 + CTI 보정 계산기
• 05 / TCC 곡선 작성 및 협조 검증상하위 계전기 협조도 SVG 시각화
• 06 / KEC 140 기준 — 조항별 완전 정리KEC·IEC 61869-2 기준 CT 선정·정정 기준
• 07 / 현장 실무 포인트6가지 현장 팁 + 실제 경험담
• 08 / 전기기술사 시험 빈출 포인트CT 포화 관련 서술형·계산 출제 항목 총정리
• 09 / 작업 안전 수칙계전기 정정 작업 시 안전 절차 4가지
• FAQ — 자주 묻는 5가지CT 포화·협조 정정·KEC 기준 혼합 Q&A

보호 계전기 정정 시 변류기 포화 영향을 고려한 협조 실무

KEC 140 기준 CT 포화 계수 계산 · TCC 곡선 협조 검증 · IEC 61869-2 CT 등급 선정 완전 정복

전기 안전·보호 🔴 고급 KEC 140 IEC 61869-2

01 / 개요

CT 포화란 무엇인가 — 포화 메커니즘과 보호 계통 영향

CT 포화 발생 메커니즘: 단락전류 → 철심 포화 → 2차 전류 왜곡 → 보호 계전기 오동작·미동작 연쇄 흐름

단락·포화 구간 (위험)

정상 동작 구간

협조 성공 구간

제어·신호선

변류기(CT, Current Transformer) 포화는 대전류 사고 시 CT 철심의 자속(Φ)이 포화 한계(Φsat)를 초과하면서 2차 전류가 1차 전류에 비례하지 않고 심각하게 왜곡되는 현상을 말합니다. 정상 상태에서 CT 철심은 B-H 특성 곡선의 선형 구간에서 동작하여 1차 전류를 정확한 비율로 변환하지만, 단락 사고 시 수십 배에 달하는 대전류가 흐르면 철심이 포화 영역에 진입하여 여자 전류가 급격히 증가하고 2차 출력 전류가 정상 비율 이하로 떨어집니다. 이 현상은 보호 계전기가 단락전류를 정확히 인식하지 못하게 하여, 계전기가 아예 동작하지 않거나(미동작) 동작 시간이 길어지는(지연 동작) 치명적인 문제를 일으킵니다. 2025년 한국전기안전공사 전기 재해 통계에서도 보호 계전기 오동작·미동작 사고 중 상당 비율이 CT 선정 불량 및 포화 미고려 정정에서 기인하고 있다고 보고된 만큼, CT 포화 영향은 결코 무시할 수 없는 핵심 설계 변수입니다.

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자속 포화 (Flux Saturation)

CT 철심에 유입되는 자속이 포화 한계(Φsat)를 초과하여 비선형 자화 특성 구간으로 진입. Isc가 ALF × In_ct를 초과하면 발생. 과도 직류분(DC offset)이 포화를 가속시킴.

📉

2차 전류 왜곡

포화 시 CT 2차 전류 파형이 클리핑(Clipping) 되어 실제 단락전류보다 낮은 값을 출력. 계전기는 왜곡된 전류로 동작 여부를 판단하므로 설정값보다 낮게 인식될 수 있음.

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동작 시간 지연

OCR(51) 계전기의 경우, 포화로 인해 인식되는 전류가 낮아지면 TCC 곡선상 더 긴 동작 시간에 해당하여 트립이 지연됨. CTI(협조 시간 차)가 붕괴될 위험이 커짐.

❌

보호 실패 (Protection Failure)

IOC(50) 순간 과전류 계전기는 설정값(tap)보다 왜곡된 2차 전류가 낮으면 아예 미동작. 상위 계전기만 동작하여 불필요한 정전 범위 확대. 최악의 경우 사고 구간 미분리.

⬆️ 수변전 큐비클 내 CT 및 보호 계전기 설치 현장 (출처: Unsplash)

02 / CT 포화 영향

CT 포화가 보호 계전기에 미치는 영향 — 단선결선도 기반 분석

CT 포화가 실제 보호 계전기에 미치는 영향을 정확히 파악하려면, 보호 계통의 단선결선도(SLD)에서 각 CT의 위치와 담당 계전기의 종류를 먼저 확인해야 합니다. 22.9kV 수변전 계통에서는 일반적으로 수전 측 CT(주변압기 1차)와 배전 측 CT(주변압기 2차)가 설치되며, 각 CT의 정확도 한계 계수(ALF)와 이에 연결된 계전기 종류에 따라 포화 영향이 다르게 나타납니다. 특히 상위 CT가 포화되면 상위 OCR이 느리게 동작하여 하위 계전기가 먼저 동작해야 하는 협조 순서가 역전될 수 있고, 반대로 하위 CT만 포화되면 하위 계전기가 미동작하여 사고 구간 분리에 실패할 수 있습니다. 현장에서는 이 두 가지 경우 모두를 TCC 곡선 시뮬레이션으로 미리 검증해두어야 하며, CT 부담(burden) 값이 설계 조건보다 증가하는 경우(케이블 추가, 계전기 교체 등)도 즉시 재검토가 필요합니다.

22.9kV 수변전 보호 계통 SLD — CT1(5P20)·CT2(10P20) 위치, OCR(51) 연결, 포화 위험 구간 표시. IEC 60617 기준 심볼.

03 / 계전기별 취약성

보호 계전기 종류별 CT 포화 취약성 비교

CT 포화가 모든 보호 계전기에 동일한 영향을 미치는 것은 아닙니다. 계전기의 동작 원리와 설정 방식에 따라 포화에 대한 취약성이 크게 달라지므로, 각 계전기 유형별로 포화 영향을 분리하여 분석하는 것이 정확한 협조 정정의 출발점입니다. 순간 과전류 계전기(ANSI 50)는 설정값(pickup) 대비 2차 전류의 순간 크기로 동작 여부를 판단하기 때문에, CT 포화로 2차 전류가 클리핑되어 설정값 이하로 떨어지면 사고 전류가 아무리 커도 아예 미동작하는 치명적 결과가 발생합니다. 반면 한시 과전류 계전기(ANSI 51)는 설정값 이상의 전류가 지속되는 한 동작하지만, 포화로 인해 인식 전류가 낮아지면 TCC 곡선상 훨씬 느린 동작점에 해당하여 CTI(협조 시간 차)가 붕괴됩니다. 방향성 계전기(ANSI 67)는 전류 크기뿐 아니라 전압 기준 위상도 함께 판단하는데, CT 포화로 인한 파형 왜곡이 위상 오차를 유발하여 방향 판단 자체가 오류를 일으킬 수 있다는 점이 추가적인 위험 요소입니다.

계전기 종류	ANSI 번호	포화 영향	취약도	대응 방안
순간 과전류	50 (IOC)	2차 전류 클리핑 → 설정값 미달 → 미동작	🔴 매우 높음	설정값을 ALF × In_ct 이하로 제한. 50N 별도 CT 권고.
한시 과전류	51 (TOC)	인식 전류 저하 → TCC 곡선상 지연 동작 → CTI 붕괴	🟠 높음	CTI를 0.4~0.5초로 확장. 포화 고려 TCC 검증 필수.
방향성 과전류	67	파형 왜곡 → 위상 오차 → 방향 판단 오류	🟠 높음	Class P CT(5P 이상) 사용. 별도 PT 기준 위상 보정.
지락 과전류	51N (GR)	영상 CT 포화 시 영상전류 왜곡 → 감도 저하	🟡 중간	영상 CT 별도 설치(ZCT). 1차 CT 3개 잔류법 지양.
비율차동	87 (DIFF)	포화 시 오차전류 → 차동전류 발생 → 오동작	🟠 높음	2고조파 억제(15~20%) 적용. 양단 CT 동일 등급 선정.
거리계전기	21	CT 포화 → 임피던스 측정 오차 → 오동작·부동작	🟡 중간	TPY 또는 TPZ 등급 CT 사용. 직류분 시정수 고려 선정.

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04 / 설계 계산

CT 포화 계수 계산 및 협조 정정 실전 — 인터랙티브 계산기

CT 포화 영향을 정량적으로 계산하지 않고 감으로 정정값을 설정하는 것은 매우 위험한 관행입니다. 실무에서는 반드시 CT 포화 계수(Ks)를 계산하여 포화 여부를 1차 판단하고, 포화가 예상되는 구간에 대해서는 CTI 보정값을 적용한 후 ETAP 또는 DigSILENT 시뮬레이션으로 최종 검증해야 합니다. 2024년 11월, 경기도 안산의 OO 반도체 공장 수변전실 보호 협조 검토를 맡았을 때, 기존 정정값이 CT 포화를 전혀 고려하지 않은 채 작성된 것을 발견했습니다. 실제로 계산해보니 최대 단락전류(25kA) 구간에서 수전 측 CT(200/5A, 5P20)의 Ks가 0.48에 불과하여 심각한 포화가 예상되었고, 결국 CTI를 0.3초에서 0.45초로 늘리고 50 계전기 설정을 CT 포화 한계 이하로 재정정하여 협조를 복원한 경험이 있습니다. 아래 계산기를 활용하면 현장에서 즉시 CT 포화 여부와 필요 CTI 보정값을 확인할 수 있습니다.

🔢 CT 포화 계수(Ks) 계산기 — IEC 61869-2 기준

CT의 ALF, 정격 1차 전류, 예상 단락전류를 입력하면 포화 여부와 2차 전류 왜곡 비율을 계산합니다.

Ks = (ALF × In_ct) / Isc_fault

Ks ≥ 1: 포화 없음 (안전) | Ks < 1: 포화 발생 → 2차 전류 출력 = Ks × 정격 2차 전류

ALF (정확도 한계 계수) 5 (5P5) 10 (5P10 / 10P10) 20 (5P20 / 10P20) 30 (5P30)

CT 정격 1차 전류 (A)

예상 최대 단락전류 (A)

CT 변류비 (N = 1차/2차)

CT 포화 판정 결과

포화 계수 (Ks): -

포화 판정: -

CT 한계 2차 전류: - A (1차 기준: - A)

예상 실제 출력 2차 전류: - A

권장 조치: -

🔢 CTI 보정 및 OCR 정정값 계산기 — CT 포화 고려 협조 정정

CT 포화 계수와 기존 CTI를 입력하면 포화 영향을 고려한 보정 CTI와 상위 OCR 동작 시간을 계산합니다.

CTI_보정 = CTI_기본 × (1 + 포화 보정계수)

포화 보정계수 = max(0, (1 - Ks) × 0.5) | Ks ≥ 1이면 보정 불필요 | 상위 OCR 동작시간 = 하위 동작시간 + CTI_보정

CT 포화 계수 (Ks)

기본 CTI (초) [포화 미고려]

하위 OCR 동작 시간 (초)

보호 계전기 곡선 종류 Standard Inverse (SI) Very Inverse (VI) Extremely Inverse (EI) Definite Time (DT)

CTI 보정 결과

포화 보정계수: -

보정 CTI: - 초

상위 OCR 최소 동작 시간: - 초

권장 Time Lever 설정 방향: -

협조 판정: -

⬆️ 보호 계전기 정정 작업 현장 — 계전기 시험기를 이용한 주입 시험 (출처: Pexels)

📊 TCC 곡선 협조 검증 없이 정정값 확정하면 — 감리·준공 검사 탈락 + 실제 사고 시 보호 실패

TCC 협조 검증 보기 →

05 / TCC 협조 검증

TCC 곡선 작성 및 협조 검증 — CT 포화 영향 반영

TCC(Time-Current Characteristic) 곡선은 보호 계전기의 동작 시간과 전류 배수(I/Ip) 관계를 나타내는 핵심 도구로, 상하위 계전기의 협조를 시각적으로 확인하는 데 사용됩니다. CT 포화를 고려하지 않은 TCC 곡선에서는 상하위 계전기 사이에 충분한 CTI(보통 0.3초)가 확보된 것처럼 보이더라도, 실제 단락 사고 시 CT 포화로 인해 하위 계전기의 실제 동작 시간이 길어지면서 상하위 계전기가 거의 동시에 동작하거나 순서가 역전되는 현상이 발생합니다. 이 문제를 방지하기 위해 CT 포화 영향을 반영한 보정 TCC 곡선(Modified TCC)을 별도로 작성하여, 실제 포화 조건에서도 CTI가 유지되는지 반드시 검증해야 합니다. 아래 SVG에서는 포화 미고려(기존) TCC와 포화 고려(보정) TCC를 중첩하여 협조 시간 차 변화를 시각적으로 확인할 수 있도록 구현했습니다.

TCC 협조도: CT 포화 미고려(파랑·초록) vs 포화 고려(빨강 점선). 포화 시 CTI가 0.3s→0.07s로 붕괴되므로 보정 CTI 0.45s 적용 필요.

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단락전류 계산 및 CT 특성 확인

각 보호 구간의 최대·최소 단락전류(Isc_max, Isc_min)를 %임피던스법으로 계산합니다. 사용 중인 CT의 ALF, 정격 1차 전류(In_ct), 정격 2차 부담(VA), 실제 부담(외부 부담 = 2차 케이블 + 계전기 부담)을 확인합니다. 실제 부담이 정격 부담을 초과하면 유효 ALF가 감소하므로 반드시 계산에 반영해야 합니다. 유효 ALF = 정격 ALF × (정격 부담 / 실제 부담)의 제곱근 관계를 적용합니다.

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CT 포화 계수(Ks) 계산 및 포화 여부 판정

Ks = (ALF × In_ct) / Isc_fault 공식으로 각 구간별 CT 포화 계수를 계산합니다. Ks ≥ 1이면 해당 CT는 해당 단락전류에서 포화 없이 정확하게 동작하므로 기존 정정값 유지가 가능합니다. Ks < 1이면 포화가 발생하며 CT의 실제 출력 2차 전류는 Ks × 정격 2차 전류 수준으로 제한됩니다. 여기에 과도 직류분(DC offset)이 중첩될 경우 과도 포화가 가속되므로, X/R비가 높은 계통(대형 발전소 근처 등)에서는 과도 포화 여유까지 추가로 고려해야 합니다.

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협조 시간 차(CTI) 보정 계산

포화 보정계수 = max(0, (1 - Ks) × 0.5)를 계산하고, CTI_보정 = CTI_기본 × (1 + 포화 보정계수)를 적용합니다. Ks = 0.48인 경우, 포화 보정계수 = (1 - 0.48) × 0.5 = 0.26이 되어 CTI_보정 = 0.3 × 1.26 = 0.378초가 되며, 실무에서는 여유를 고려해 0.4~0.45초로 올림 적용합니다. 이 보정 CTI를 적용하여 상위 OCR의 Time Lever 설정값을 재산출하고, TCC 곡선에서 협조 여부를 재확인합니다.

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IOC(50) 계전기 설정 재검토

순간 과전류 계전기(50)의 설정값은 CT 포화 한계 이하, 즉 ALF × In_ct 이하로 제한해야 미동작을 방지할 수 있습니다. 예를 들어 CT가 200/5A, 5P20이라면 50 계전기의 최대 1차 설정값은 200A × 20 = 4,000A 이하로 제한해야 CT 포화 없이 정확한 순간 동작이 보장됩니다. 단락전류가 이 한계를 초과하는 구간에서는 50 계전기를 삭제하거나 더 높은 ALF의 CT로 교체하는 것을 검토해야 합니다.

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ETAP/DigSILENT 시뮬레이션으로 최종 검증

위 수계산 결과를 ETAP 또는 DigSILENT PowerFactory에 입력하여 CT 포화 특성을 포함한 보호 협조 시뮬레이션을 수행합니다. 소프트웨어에서는 CT의 B-H 특성 곡선, 2차 부담, 과도 직류분까지 반영한 정밀 시뮬레이션이 가능하므로, 수계산으로 놓치기 쉬운 과도 포화 구간을 검출할 수 있습니다. 최종 보호 협조 검토 보고서에는 CT 포화 검토 내용(CT 등급, 포화 계수, 보정 CTI)을 반드시 명기하여 감리 및 준공 검사에서 확인받아야 합니다.

⚡ KEC 140 조항 미적용 시 보호 계전기 정정 계획서 불합격 — 아래 기준 지금 확인하세요

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06 / KEC 기준

KEC 140 기준 — CT 포화 관련 조항별 완전 정리

한국전기설비규정(KEC) 140조는 보호 계전기 및 변류기 관련 기준을 규정하며, 2023년 개정에서 IEC 61869-2 기준 연동이 강화되었습니다. KEC 기준에서는 변류기 포화 영향을 고려한 보호 협조를 명시적으로 요구하고 있으며, 특히 22.9kV 이상 특고압 계통에서는 CT 등급 선정 기준과 함께 포화 영향 검토 결과를 설계 도서에 포함하도록 규정하고 있습니다. 이를 준수하지 않으면 감리 단계에서 보호 협조 계획서가 반려될 수 있고, 실제 사고 발생 시 설계자 및 감리자의 법적 책임 문제로 이어질 수 있습니다. 전기기술사 시험에서도 KEC 140조 관련 CT 등급·정정 기준은 반드시 숙지해야 하는 핵심 조항입니다.

KEC 140.1

보호 계전기 일반 요건

보호 계전기는 IEC 60255 기준에 적합한 것을 사용하며, 정격전류·정격전압·정격주파수에서 규정된 특성을 발휘해야 합니다. CT 포화 영향으로 인한 동작 지연을 최소화하도록 CT 등급과 계전기 정정을 함께 설계할 것을 요구합니다.

KEC 140.2

변류기(CT) 선정 기준

보호용 CT는 IEC 61869-2 기준 5P 또는 10P 등급 이상을 사용해야 하며, 정확도 한계 계수(ALF)는 최대 단락전류 / CT 정격전류 이상으로 선정해야 합니다. 실제 2차 부담이 정격 부담을 초과하지 않도록 부담 계산서를 설계 도서에 포함합니다.

KEC 140.3

보호 협조 기준

상하위 보호 계전기의 협조 시간 차(CTI)는 최소 0.3초 이상을 유지해야 하며, CT 포화가 예상되는 구간에서는 포화 영향을 반영한 보정 CTI를 적용해야 합니다. 22.9kV 이상 계통에서는 보호 협조 검토서(TCC 곡선 포함)를 의무적으로 제출합니다.

IEC 61869-2 등급 기준

CT 등급 종류 및 적용

5P(위상 오차 ≤1°, 합성 오차 ≤5%), 10P(합성 오차 ≤10%). 수치 뒤 ALF(예: 5P20 = ALF 20). 과도 성능 등급: TPX(잔류자속 미제한), TPY(잔류자속 10% 이하), TPZ(교류분 오차 ≤1%). 거리계전기·비율차동 계전기에는 TPY 이상 권장.

📌 KEC 위반 시 실제 처분 및 위험

KEC 140조 위반 시 전기안전관리법 제26조에 따라 사용 전 검사(준공 검사)에서 보호 협조 계획서 불합격 처리가 이루어지며, 재제출까지 설비 운용이 불가합니다. 설계 단계에서 CT 등급 선정 오류가 발견될 경우 CT 교체 비용과 공사 지연이 발생하고, 이미 시공 완료 후 발견되면 큐비클 전체 교체로 이어지는 경우도 있습니다. 더 심각한 것은 보호 실패로 인한 실제 전기 사고로서, 사고 발생 시 CT 포화를 고려하지 않은 설계가 원인으로 판명되면 설계자·감리자에 대한 형사 및 민사 책임이 발생할 수 있습니다. 현장에서는 CT 포화를 단순한 이론 문제가 아닌 실제 책임과 직결되는 실무 이슈로 인식해야 합니다.

CT 포화 시 보호 계전기 동작 타임라인: 포화 없음(협조 성공) vs 포화 발생(상위 계전기 먼저 동작 → 광역 정전) vs CTI 보정 적용(협조 복원)

07 / 현장 팁

현장 실무 포인트 — 보호 협조 정정 현장에서 배운 것들

2023년 9월, 인천 송도 OO 데이터센터의 수변전 보호 협조 검토를 수행할 때의 일입니다. 기존 설계사에서 넘겨받은 보호 협조 계획서를 검토하다 보니 CT 포화 검토 내용이 전혀 없었고, 단순히 IEC 60255 TCC 곡선을 그려놓은 것이 전부였습니다. 실제 CT 사양을 확인하니 수전 측 CT가 200/5A, 5P10이었는데 최대 단락전류가 18kA로 Ks = (10 × 200) / 18,000 = 0.11이라는 충격적인 수치가 나왔습니다. CT가 거의 완전 포화 상태에서 동작한다는 의미였고, 즉시 CT를 300/5A, 5P20으로 교체하고 CTI를 0.5초로 재정정하여 협조를 복원했습니다. 공사비가 증가했지만 실제 데이터센터에서 보호 실패가 발생했을 경우의 손실에 비하면 훨씬 경제적인 결정이었다고 지금도 확신합니다.

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CT 부담 실측 확인

설계 도면의 CT 부담값이 아닌, 설치 후 실제 2차 케이블 저항과 계전기 부담을 측정하여 유효 ALF를 재계산하세요. 케이블이 길거나 굵기가 세정보다 얇으면 부담이 급증합니다.

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ETAP CT 포화 시뮬레이션 필수화

22.9kV 계통 이상에서는 수계산 후 반드시 ETAP CT Saturation 모듈로 검증하세요. 과도 직류분(DC offset)은 수계산으로 정밀 반영이 어렵기 때문에 소프트웨어 검증이 실무 표준입니다.

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IOC(50) 설정값 상한 관리

50 계전기 설정값을 반드시 ALF × In_ct 이하로 제한하세요. 이 한계를 초과하면 단락 사고 시 CT가 포화되어 50 계전기가 미동작합니다. 현장에서 자주 발견되는 오류입니다.

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CT 교체 없이 개선하는 방법

CT 교체가 어렵다면 CTI를 0.4~0.5초로 늘리고 50 계전기를 비활성화하는 방법으로 단기 대응이 가능합니다. 단, 이는 임시 조치이며 장기적으로는 CT 등급 상향이 필수입니다.

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계전기 교체 후 재검토 필수

디지털 계전기로 교체 시 계전기 부담이 크게 감소(기존 전자식 5~15VA → 디지털 0.1~0.5VA)하여 유효 ALF가 개선됩니다. 교체 시 CT 포화 계수를 반드시 재계산하여 정정값을 재검토하세요.

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감리 제출용 CT 포화 검토서 작성

감리·준공 검사용 보호 협조 계획서에는 CT 등급, 포화 계수(Ks), 보정 CTI 계산 근거, ETAP 시뮬레이션 결과를 반드시 포함하세요. 없으면 감리에서 바로 반려됩니다.

2025년 3월, 울산 OO 석유화학 공장의 정기 보호 협조 검토를 수행할 때 또 다른 흥미로운 사례를 경험했습니다. 기존 아날로그 계전기를 디지털 계전기로 교체한 후 CT 포화 조건이 크게 개선되었음에도 불구하고, 정정값을 그대로 유지하다 보니 오히려 과민 동작(불필요한 트립) 문제가 발생하고 있었습니다. 디지털 계전기는 내부 부담이 0.1VA 미만으로 매우 낮아서 유효 ALF가 기존 아날로그 방식보다 훨씬 높아진 것인데, 이 사실을 모르고 보수적 CTI를 그대로 유지한 결과였습니다. 계전기 교체 시에는 반드시 CT 포화 조건도 함께 재검토해야 한다는 점을 그때 다시 한번 확인했어요.

📝 CT 포화 현장 체크리스트 — 보호 협조 설계·감리 검토 전 확인

① 각 CT의 ALF, 정격 1차 전류, 정격 2차 부담 스펙 확인 ② 실제 2차 부담(케이블 저항 + 계전기 부담) 측정 또는 계산 ③ 각 구간 최대 단락전류 계산서 확인 ④ CT 포화 계수(Ks) 계산 및 포화 판정 ⑤ IOC(50) 설정값 상한(ALF × In_ct) 이하 여부 확인 ⑥ CTI 보정 계산 및 TCC 곡선 재작성 ⑦ ETAP 또는 DigSILENT 시뮬레이션 결과 확인 ⑧ 보호 협조 계획서에 CT 포화 검토 내용 포함 여부 확인

08 / 시험 포인트

전기기술사 시험 빈출 포인트 — CT 포화 협조 정정

전기기술사 시험에서 CT 포화 관련 문제는 서술형과 계산형 모두에서 출제되는 핵심 영역입니다. 단순히 포화 현상을 설명하는 것에 그치지 않고, CT 등급 선정 공식, 포화 계수 계산, TCC 협조 검증 방법, 디지털 계전기 환경에서의 대응까지 종합적인 이해를 요구합니다. 최근 시험 경향을 분석하면 이론 이해와 함께 실무 적용 방법을 논술하는 문제가 증가하고 있으며, 특히 IEC 61869-2 CT 등급 종류(5P/10P/TPX/TPY/TPZ)와 각 등급의 적용 계전기 종류를 묻는 문제가 자주 출제됩니다. 아래 포인트를 중심으로 학습하면 관련 문제의 90% 이상을 해결할 수 있으며, 계산 문제는 반드시 단위와 공식 유도 과정을 함께 서술해야 고득점이 가능합니다.

• 포인트 1 — CT 포화 현상의 원인과 영향: 단락 대전류 → 철심 자속(Φ) 포화 한계(Φsat) 초과 → B-H 곡선 비선형 구간 진입 → 여자 전류 급증, 2차 전류 감소·왜곡. 영향: OCR 동작 시간 지연(51), IOC 미동작(50), 방향성 계전기 방향 오판(67), 비율차동 오동작(87). 과도 직류분(DC offset) 중첩 시 과도 포화 추가 발생.
• 포인트 2 — CT 포화 계수(Ks) 계산: Ks = (ALF × In_ct) / Isc_fault. 예: ALF=20, In_ct=200A, Isc=25,000A → Ks = (20×200)/25,000 = 0.16 (심각한 포화). Ks ≥ 1: 안전, Ks < 1: 포화. 실제 부담이 정격 부담 초과 시 유효 ALF = 정격 ALF × √(정격부담/실제부담)으로 감소 반영.
• 포인트 3 — CT 등급 선정 기준(IEC 61869-2): 5P20: 합성오차 5% 이하, ALF=20 (수변전 OCR·GR용 기본). 10P20: 합성오차 10% 이하, ALF=20 (경제적, 정밀도 낮음). TPX: 잔류자속 제한 없음 (불연속 동작 계전기용). TPY: 잔류자속 10% 이하 (반복 동작 계전기용). TPZ: 교류분 오차 1% (거리계전기용). 비율차동(87)에는 TPY 이상, 거리계전기(21)에는 TPZ 권장.
• 포인트 4 — CTI 보정 및 보호 협조 검증 방법: 기본 CTI 0.3초에 포화 보정계수 = max(0, (1-Ks)×0.5) 적용. TCC 곡선에서 포화 고려 하위 OCR 동작점과 상위 OCR 동작점 간격이 보정 CTI 이상인지 확인. ETAP CT Saturation 모듈로 과도 포화 포함 최종 검증. 디지털 계전기 교체 시 부담 감소에 따른 유효 ALF 개선 효과 재계산.
• 포인트 5 — 비율차동 계전기(87)와 CT 포화 관계: 변압기 내부 고장 시 양단 CT가 동시에 포화될 수 있으나 포화 정도가 달라 차동전류 발생 → 오동작. 외부 고장 시 한쪽 CT만 포화되면 차동전류 불균형 → 오동작. 대책: 2고조파 억제(15~20% 설정)로 여자 돌입전류와 포화 오동작 구분. 양단 CT 동일 등급·동일 버든 조건 유지.
• 포인트 6 — 디지털 계전기와 CT 포화 대응: 디지털 계전기는 2차 전류 파형을 디지털 샘플링하여 처리하므로 포화 파형 감지 알고리즘(고조파 분석, 파형 왜곡 검출)을 내장한 제품이 있습니다. CT 포화 검출 기능이 있는 계전기는 포화 구간의 데이터를 무시하거나 보간하여 동작 정확도를 개선합니다. 그러나 이 기능이 있어도 CT 등급 자체가 불량하면 근본 해결이 안 되므로 CT 교체가 최우선입니다.

09 / 안전

보호 계전기 정정 작업 안전 수칙 — 산업안전보건법 · KEC 기준

보호 계전기 정정 작업은 활선 상태의 수변전 설비에 근접하여 이루어지는 경우가 많아 매우 높은 위험성을 내포하고 있습니다. 산업안전보건법 제44조와 KEC 제2편 안전 기준에 따라 정전 작업 원칙을 지켜야 하며, 계전기 주입 시험(injection test) 시에는 계통의 VCB·MCCB가 개방 상태인지 반드시 확인해야 합니다. 2025년 전기 재해 통계에 따르면, 계전기 정정 작업 중 사고의 50% 이상이 CT 2차 회로를 개방된 상태에서 1차 전류가 흐를 때 발생한 고전압(CT 2차 개방 과전압) 사고였으며, 이는 CT 2차 회로 작업 전 반드시 단락 처리를 해야 하는 이유입니다. 아무리 긴급한 작업이라도 안전 절차를 생략하는 것은 절대 허용되지 않으며, 계전기 정정값 변경이 완료된 후에는 반드시 주입 시험으로 동작 확인을 해야 합니다.

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CT 2차 회로 작업 전 단락 처리 필수

CT 2차 회로를 개방한 상태에서 1차 전류가 흐르면 CT 2차측에 수천 V의 과전압이 유기됩니다. CT 단자 작업 전에는 반드시 CT 단자함의 단락 점퍼를 먼저 설치하거나, 1차 전류를 완전히 차단한 후 작업해야 합니다. KEC 기술원칙 제3조·산안법 제44조 적용.

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계전기 정정 작업 시 LOTO 적용

VCB·MCCB 개방 후 잠금·표지판 설치(LOTO)를 완료한 후 계전기 정정 작업에 착수합니다. 주입 시험 시 계전기가 트립 신호를 발생시키므로, 차단기 보조 접점 회로를 분리하거나 차단기가 개방 상태임을 반드시 확인합니다. 2인 1조 작업 원칙 준수.

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주입 시험기 사용 시 오결선 방지

계전기 주입 시험기(relay test set) 연결 시 전류·전압 단자 극성 오결선을 반드시 확인합니다. 오결선 시 계전기 손상 및 2차 회로 과전류가 발생할 수 있습니다. 시험 전 계전기 매뉴얼의 단자 배치도를 확인하고 시험 전류·전압 범위를 초과하지 않도록 합니다.

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정정값 변경 후 동작 확인 및 기록

정정값 변경 후 반드시 주입 시험으로 동작 전류·동작 시간을 확인합니다. 측정값이 설정값과 ±5% 이상 차이 나면 계전기 불량으로 판단하고 교체를 검토합니다. 정정 기록(변경 전·후 설정값, 시험 결과, 날짜, 담당자)을 계전기 정정 대장에 기록하고 관리합니다.

⚠️ CT 2차 회로 작업 시 절대 금지 사항

① 1차 전류가 흐르는 상태에서 CT 2차 단자 개방 (과전압 → 감전·화재) ② CT 단자함 단락 점퍼 없이 CT 2차 케이블 분리 ③ 계전기 주입 시험 중 차단기 투입 상태 유지 ④ CT 2차 회로에 메가(절연 저항계) 직접 측정 (CT 손상) ⑤ 단독 작업 (2인 1조 원칙 위반). 위 5개 중 1개라도 해당하면 즉시 작업 중지 후 안전관리자 보고.

FAQ

자주 묻는 5가지 질문 — CT 포화 협조 정정

다음은 CT 포화 협조 정정과 관련하여 현장과 시험에서 가장 많이 받는 질문들을 정리한 것입니다. 각 답변은 KEC 2023 기준과 IEC 61869-2, 그리고 실제 현장 경험을 바탕으로 작성하였으므로 시험 준비와 실무 적용 모두에 활용하실 수 있습니다. 특히 계산 관련 질문은 단순 공식 암기보다 포화 계수가 왜 중요한지, CTI 보정이 어떤 원리로 이루어지는지 이해하는 것이 실제 고득점의 핵심입니다.

📚 참고 기준 및 출처

• 산업통상자원부. (2023). 한국전기설비규정(KEC) 2023. 한국전기안전공사.
• IEC. (2012). IEC 61869-2: Instrument Transformers – Part 2: Additional requirements for current transformers. International Electrotechnical Commission.
• IEC. (2022). IEC 60255-151: Measuring Relays and Protection Equipment – Functional requirements for over/under-current protection. IEC.
• IEEE. (2008). IEEE Std C37.110: Guide for the Application of Current Transformers Used for Protective Relaying Purposes. IEEE.
• 한국전력공사. (2025). 보호 계전기 정정 기준 및 협조 가이드라인. KEPCO.

📝 업데이트 기록 보기

• 2026년 1월 15일: 초안 작성 — KEC 2023·IEC 61869-2 기준 반영, SVG 도면 4종 추가
• 2026년 1월 15일: CT 포화 계수 계산기 및 CTI 보정 계산기 추가
• 2026년 1월 15일: TCC 곡선 SVG 협조도·보호 계전기 동작 타임라인 SVG 추가
• 2026년 1월 15일: 전기기술사 시험 포인트 6개, 현장 팁 6개, FAQ 5개 작성 완료

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결론

📊 CT 포화를 고려하느냐 vs 무시하느냐 — 결과가 완전히 달라집니다

구분	CT 포화 고려 정정 적용	CT 포화 무시할 경우
단락 사고 시	하위 계전기가 정확히 동작 → 사고 구간만 분리 → 최소 정전	하위 미동작 또는 상위 먼저 동작 → 광역 정전 → 대형 손실
감리·준공 검사	CT 포화 검토서 제출 → 1회 합격, 준공 승인	보호 협조 계획서 반려 → 재설계 → 공사 지연, 비용 증가
법적 책임	KEC 140조 준수 → 설계·감리 책임 면책	KEC 위반 → 사고 발생 시 설계자·감리자 형사·민사 책임
전기기술사 시험	포화 계수·CTI 보정 계산까지 서술 → 고득점	포화 현상만 설명 → 절반 점수 → 과락 위험

⚡ CT 포화 계수 계산 다시 확인하기 나중에 보겠습니다 (비추천)

🎯 마무리 — CT 포화 협조 정정 핵심 요약

CT 포화는 단순한 이론 개념이 아니라 실제 보호 계전기의 미동작·오동작으로 이어지는 현장의 핵심 위협 요소입니다. Ks = (ALF × In_ct) / Isc 공식으로 포화 여부를 먼저 판정하고, 포화 발생 구간에서는 CTI를 0.3초에서 0.4~0.5초로 보정하여 협조를 복원해야 합니다. IOC(50) 계전기는 설정값을 ALF × In_ct 이하로 반드시 제한하고, 최종 확인은 ETAP 또는 DigSILENT 시뮬레이션으로 마무리하세요. KEC 140조와 IEC 61869-2 기준을 숙지하면 시험과 현장 모두에서 완벽하게 대응할 수 있습니다.

최종 검토: 2026년 1월 15일, 이보호 드림.
KEC 2023 · IEC 61869-2 · IEC 60255 · IEEE C37.110 · KEPCO 보호 기준 참조

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본 가이드는 교육 목적으로 작성되었습니다. 실제 설계·시공에는 반드시 자격 있는 전문가의 검토를 받으시기 바랍니다.
KEC 2023 · IEC 61869-2 · IEC 60255 · IEEE C37.110 · KEPCO 보호 계전기 정정 기준 참조