계기 및 시험기(計器 및 試驗器)

계기 및 시험기(計器 및 試驗器)

1. 전기계기 일반

1) 동작 원리에 의한 분류

구 분	동 작 원 리	지시치	용 도
가동 Coil형	전자 작용	평균값	직류
가동철편형	전자 작용	실효값	교, 직류 (주로 교류용)
전류력계형	전류, 전압 상호 작용	실효값	교, 직류
정 류 형	정류부분과 가동 Coil형 계기를 조합	평균값	교류
열 형	열전류 작용	실효값	교, 직류 양용으로 고주파에 적합
유 도 형	회전 및 이동자계와 전류 상호 작용	실효값	교류

2) 정확도에 의한 분류

계 급	용 도	허용오차 (정격에 대한)
0.2급 0.5급 1.0급 1.5급 2.5급	부 표준기용(실험실 인정실용) 정밀급(휴대용) 준 정밀급(소형 휴대용, 대형 배전반용) 보통급(배전반용) 준 보통급(소형 배전반용)	± 0.2 % ± 0.5 % ± 1.0 % ± 1.5 % ± 2.5 %

2. 배전반 계기 (Panel instrument)
배전반에 사용되는 전기계기에는 지시계, 기록계, 적산계 등이 있다.
지시계는 전압, 전류, 전력 등 시시각각 변화하는 전기 량을 지시하는 계기이며 눈금판의 지침 위치로서 전기량의 크기를 지시하는 Analog형 계기와 전기량을 수치로 직접 표시하는 Digital형 계기가 있다. 최근 배전반에 사용되는 전기계기 대부분에 Digital 형 계기가 사용되고 있다.
기록계는 시간이 경과하면서 이동하는 밴드상의 기록지에 진행 방향과 직각 방향에 전기량의 크기를 기록하며 전기량의 크기를 Analog 형태로 나타낸다. 원형의 회전 기록지에 기록하는 것과 일정 시간마다 문자와 숫자로 기록하는 것이 있다.
적산계는 주로 전기량의 시간적 누적치를 지시하거나 기록하는 계기로서 전력의 적산계를 특히 전력량계라고 한다.
전기계기는 또 직동식 계기와 그외의 계기로 분류할 수가 있는데 직동식 계기는 측정대상으로부터 계기를 동작 시키는 에너지를 얻는 것으로 과거에는 직동식 계기가 대 부분 이었다. 그러나 직동식 계기는 측정대상에 계기를 접속하기 때문에 참값을 측정할 수가 없게 되어 보정이 필요하다.
근래에는 전자기술 및 부품의 발달에 따라 계기를 구동 하는 에너지를 측정 대상과는 별도의 보조 전원에서 얻는 계기가 널리 사용되고 있다.
계기를 동작 원리에서 보면 측정량에 직접 응동하는 계기와 측정량을 그에 비례한 직류전압, 전류 또는 펄스로 변환한 후 지시계에 입력하여 지시하는 방식이 있다.
이와 같이 직류전압, 전류로서 변환하여 측정하는 계기를 Transducer 계기라고 한다.

• 배전반 지시계
1) 교류 전압계, 교류 전류계 (AC Voltmeter, Am meter) 실제로 사용되는 배전반 지시 계기 중 대부분은 교류 전류계와 전압계이다.
이 계기는 일반적으로 가동 철편형이 많이 사용되고 있다.
가동 철편형은 고정 코일내의 철편이 코일에 전류를 흘리면 자화되어 고정 자석과의 사이에 발생하는 반발력 또는 흡인력을 이용하는 것으로 가동 코일형에 비하여 오차가 크고 소비전력이 커서 교류 전용으로만 사용된다.
이 계기는 가동 부분에 직접 전류가 흐르지 않기 때문에 견고하지만 불평형 눈금이므로 전압계로 사용하는 경우에는 지장이 없으나 전류계로 사용하는 경우에는 변성 비가 적당치 않으면 읽기 어려운 결점이 있다.

가동 철편형 계기는 실효치를 지시하며 파형의 찌그러 짐이 크면 철편의 자기포화로 인한 파형 오차가 발생한다.
또한 코일의 자계는 가동 코일형 계기의 공극자계의 1/10 이하이므로 외부 자계의 영향을 받기 쉽다.
가동 철편형 계기의 최고 감도는 전류계에서 0∼20 ㎃ 전압계에서 0∼30 V 정도이다.
(A) 각형 계기 (B) 광각형 계기 (C) Pannel용 계기 2) 교류 전력계 상용 주파수의 유효 및 무효 전력계는 일반적으로 전류 력계형 계기가 사용되고 있다.

진동편형은 공진 주파수가 다른 다수의 진동편과 측정 주파수와의 기계적 공진을 이용하는 것으로 즉 진동판이 유극 전자석에 의해서 1 Hz에 한번씩 흡인하게 되며 흡인력에 의한 진동이 Spring에 전달되어서 측정할 주파수와 같은 고유 진동수를 가진 진동편만 공진(Resonance)을 하여 가장 크게 진동하고 기타의 진동편은 진동하지 않는다.
전력계는 단자의 극성, 상순을 바르게 접속하지 않으면 지시가 맞지 않으므로 주의해야 한다.
전력계는 역율에 관계없이 동일 방향으로 지시하지만 무효 전력계는 지시가 반대로 된다.
일반적으로 0을 중심으로 지상일 경우는 오른쪽, 진상일 경우는 왼쪽을 지시하게 되어 있다. 전력계도 조류가 바뀌는 경우는 0을 중심으로 좌우에 정, 부의 눈금(송전 또는 수전)을 가진 계기를 사용한다.
계기의 정격 입력은 단상용은 110V×5A＝550W (Var),
3상용은 3×115V×5A≒1 ㎾(kVar)인데 변성기 입력에 접속할 때의 눈금은 이 치에 변류비와 변압비를 곱한 것이 된다.
예를 들면 PT비 345,000/115V, CT비 4,000/5A인 경우 3상 전력계의 눈금은1×(345,000/115)×(4,000/5)＝2,400㎿ 이다.
3) 주파수계 주파수계는 진동편형과 지침형이 있다.
진동편형은 공진 주파수가 다른 다수의 진동편과 측정 주파수와의 기계적 공진을 이용하는 것으로 즉 진동판이 유극 전자석에 의해서 1 Hz에 한번씩 흡인하게 되며 흡인력에 의한 진동이 Spring에 전달되어서 측정할 주파수와 같은 고유 진동수를 가진 진동편만 공진(Resonance)을 하여 가장 크게 진동하고 기타의 진동편은 진동하지 않는다.
진동편형은 원리적으로는 찌그러진 파형이나 전압변동의 영향을 받지 않고 지시가 불연속적이다.
지침형은 일반 지시계기와 같은 형식으로 유도형, 가동 철편형, 전류력계형 및 Transducer식 계기가 있는데 눈금은 평등눈금이 보통이며 눈금범위는 55∼65 Hz이다.

4) 역률계 역률계는 전류력계 비율계형 계기 및 회전자계 가동철 편형 계기 등이 사용되었으나 이와 같은 계기는 구조가 복잡하므로 현재는 위상각, 직류 변환회로와 가동 Coil형 계기를 사용한 Transducer식 계기가 일반적으로 사용된다.
Transducer식 계기는 전압과 전류의 위상각을 측정하여 역률로 환산하는 것이 대부분인데 3상 불평형 회로나 4선식 회로의 경우 각상 위상차의 평균치를 측정하여 근사적으로 등가역률을 측정하는 회로가 사용되고 있다.
역률계는 전력계와 마찬가지로 단자의 극성, 상순에 주의하여 접속치 않으면 정확한 측정을 할 수 없다.
역률계의 눈금 촤측에 진상 우측에 지상역률을 나타낸 다. 눈금은 Lead 0∼1∼Lag 0 또는 Lead 0.5 ∼1∼Lag 0.5 가 대부분이며 정격은 115V, 5A이다.
역률계의 중앙눈금 1을 0으로 표시하면 무효율계 (Reactive factor meter)가 되며 또 cosφ의 φ를 직접 각도 로서 눈금을 정하면 상차계가 된다.

5) 동기 검정기(Synchroscope) 동기 검정기는 교류 발전기의 병렬 운전등에 사용되며 2계통의 전압의 위상차를 표시하는 일종의 위상계이다.

일반적으로 사용되고 있는 것은 회전자계 가동 철편형 계기인데 지침은 360 ° 회전할 수 있으며 발전기측의 전압 으로 회전 자계를 만들고 모선측의 전압으로 가동철편을 자화한다. 모선측과 발전기측의 주파수와 위상이 일치한때 눈금의 중앙에 지침이 정지한다.
발전기측의 주파수가 모선측보다 높은 경우는 시계방향 으로 지침이 회전하며 반대로 낮은 경우는 반시계 방향으로 회전한다.
주파수차가 2∼3Hz 이상으로 되면 가동부의 관성 때문에 지침은 어떤 위치에서 적게 진동한다. 주파수가 같으면 양 전압간의 위상차를 지시하는 위상계로서 동작한다.

• 기록계기(Recording meter, Recorder)
정해진 시각에 지시계기를 읽어 기록하는 방법은 전압, 전류등의 시간적 변화를 정확히 알 수 없는 결점이 있으 므로 기록계를 사용함으로써 어느 기간 중의 최고, 최저치나 사고시의 기록 등 각종 Data를 얻을 수 있다.

기록계의 구조, 동작원리는 대단히 많으나 기록의 형태 에서 보면 기록 Pen이 상시 기록지에 접하여 있어 실선으로 기록되는 실선 기록 방식과 1∼20 초 정도의 일정시간 간격으로 타점되는 타점 기록 방식이 있다.
기록 방식으로는 잉크와 보통 종이를 사용하는 것이 압도적으로 많으며 가열이나 방전에 의하여 변색되는 특수한 기록지를 사용한 열 감응식 기록이나 방전식 기록도 사용되고 있다.

• 전력량계(Watt hour meter)
1) 최대 수요 전력계(Demand meter)

수용 전력은 일정 시간내 즉 수요시한(15 분, 30 분 또는 60 분)내에 있어서의 전력의 평균치이며 최대 수요전 력은 측정 기간(예를 들면 1 개월)중의 수용 전력의 최대 치이다. 따라서 수요전력을 측정하기 위해서는 적당한 시한장치에 의하여 수요시한을 주고 그 사이의 전력을 측정 하면 된다.
최대 수요 전력계는 전력량계와 같은 소자를 이용하며그 회전자에 취부한 밀대에 의하여 수요지침을 밀도록 되어 있으며 그 밀대가 시한장치에 의하여 영점에 복귀한 후에도 수요지침은 그대로 수요전력을 지시하도록 되어 있다.
이와 같은 최대 수요 전력계와는 달리 전력량계와 동일한 소자에 Pulse 발생장치를 취부하여 두고 Pulse에 의하여 별도로 설치한 최대 수요 전력 표시장치를 동작시키는 것도 있다. 또한 전력량과 최대 수요 전력을 병용 표시하는 것이 있는데 이를 최대 수요 전력 표시장치부 전력량 계라 부르고 있다.
2) 유효 전력량계(Watt hour meter) 전력량계는 전력의 시간 적산치(적분치)를 계량하는 계기로서 유도형 계기가 널리 사용되고 있다. 이것은 Aluminium 회전 원판 주위에 전압 Coil과 전류 Coil로 된 구동소자와 제동 작용을 하는 영구자석을 취부하여 전력에 비례한 회전속도를 얻고 있다.
단상 회로용은 1소자, 3상 3선식 회로용은 2소자, 3상 4 선식 회로용은 3소자로 구성되어 있으며 전력량의 치는 원반의 회전수가 적당한 감속 치차(Gear)기구를 통하여 계량반에 직접 표시한다.
표시 방식은 지침형과 Digital 형이 있는데 Digital 형은 읽기가 쉬운 반면 정확도가 떨어지므로 정밀기기에는 지침형이 사용된다.
이 외에 Pulse 발신장치를 붙여 회전원판이 1회전 할 때마다 일정수의 Pulse를 발생시켜 원거리에 있는 모니터에 표시하기도 하고 기록계에 일정 시간마다 누산치 및 계량 치를 기록하게 하기도 한다

근래에는 유도형 대신 전자회로를 사용하여 전력을 주파수로 변환하여 이것을 기계적인 Counter에 표시하는 전자식 전력량계도 많이 사용되고 있다.
3) 무효 전력량계(Var-hour meter) 무효 전력량계는 계통의 역률을 향상시켜 설비의 효율을
높이기 위하여 역률이 일정치 이하인 수용가에서 역률 미
달에 의한 전력요금을 추가로 부담시킬 목적으로 월간 평균역률을 측정코자 설치한다.
무효 전력량계는 전력량계 소자의 내부 위상각을 180 로 하여 진상(지상) 전류회로의 무효 전력량을 계량토록한 것이다.
무효 전력량계는 사용조건에 따라 역 회전력이 발생하 는데 역회전 저지장치를 부착하여 역방향으로 회전치 않도록 하고 있다.

3. 계기 오차 (Instrument error)
배전반 지시계기의 오차계급은 주로 1.5급(주파수계는 0.5급 또는 1.0급)인데 오차는 최대눈금에 대한 백분율로 규정되어 있으므로 주의를 요한다.
이를테면 최대눈금 100 A의 1.5급 전류계는 ±1.5 A의 오차가 허용되어 있는데 이것은 50 A눈금에 대해서는 ±3 %, 10 A눈금에 대해서는 ±15 %의 오차율이 된다.
따라서 되도록이면 최대눈금에 가까운 범위 내에서 사용하는 것이 정확하다.

백분율 오차는 참값에 대한 지시치의 오차로서 표시하 는데 참값은 실제로는 매우 정밀한 계기로서 측정한 값을 취한다.
○ 백분율 오차 (ε)＝M- T/ T×100 (%)
T : 참값, M : 측정치 백분율 보정은 계측에 의해서 얻어진 값을 교정하기 위해서 사용되며 다음과 같은 식으로 표시된다.
○ 백분율 보정(α)＝T - M/ M×100 (%)
따라서 T＝M(1＋a/100)로 되며 백분율 오차와의 사이
에는 (1＋ε/100)(1＋a/100)＝1의 관계가 있는데 근사적 으로는 α≒-ε으로 해도 좋다.

4. 잠동 (Creeping)
잠동은 전력량계의 원반이 무부하에서 회전하는 현상이다.
원반의 회전에 대한 축수의 마찰이나 계량장치의 저항 등이 원반의 회전속도가 늦어져도 거의 감소치 않으므로 경부하시 부(負)의 오차가 발생하는 원인이 되어 이를 보상하기 위해서 원반의 회전과 같은 방향의 이동자계를 만들어 마찰 Torque에 대항하는 구동 Torque를 줌으로써 경부하 특성을 개선토록 하고 있다.
그런데 이 조정장치가 지나치면 무부하시에도 원반이 회전하는데 이 현상이 잠동이다.
이 잠동 현상을 방지하기 위해서 원반의 한 곳에 조그만 구멍을 뚫어 무부하시 1회전 이상 원반이 회전하지 않도록 하고 있다.

5. 전류 측정기
일명 클램프 미터라고도 하며, 선로를 절단하지 않고 간편하게 선로전류를 측정할 수 있는 휴대용 교류/직류 측정계기로써 AC/DC 1,000 A까지 측정이 가능하다.

6. 검류계 (Galvanometer)
비교적 큰 전류의 크기를 측정할 때는 전류계를 사용하 지만, 매우 작은 전류를 측정할 때는 검류계를 이용한다.  검류계는 크게 직류용과 교류용으로 구분된다. 직류용 검류계는 강한 자석의 자극 사이에 가동코일을 달아, 코일에 작은 전류가 흐를 때 코일에 힘이 가해져 한쪽으로 치우치는 것으로 전류의 유무를 측정한다. 이 때문에 가동코일형 검류계라고도 한다. 비교적 간단하게 사용할 수 있는 지침형 검류계가 대표적이며, 가동코일에 장치한 평면거울에 반사되는 빛의 위치를 관측하여 전류를 검출하는 반조형(反 照型) 검류계도 있다. 지침형은 가동코일에 장치한 지침의 움직임으로 전류를 검출하는 것으로, 10-7[A]정도의 전류를 검출할 수 있다. 반조형은 감도가 좋아서 10-10[A] 정도의 전류도 검출할 수 있으므로, 정밀한 실험에 쓰인다.
교류용 검류계에는 수십 내지 수백 Hz용의 진동검류계가 있다. 이것 역시 가동코일형이며, 10-8[A] 정도의 미소한 교류전류를 검출할 수 있다. 주파수가 수백 Hz 이상인 교류의 미소전류는 검류계가 아닌 수화기(受話器)나 오실 로스코프 등으로 검출한다.

7. 절연 저항계 (Megger)
절연체의 절연저항은 인가되는 전압과, Capacitance 충전전류, 흡수전류, 전도전류의 합성전류로 결정된다.
절연저항계는 전기기기, 전선로 및 각종 전기설비의 절연저항을 측정하기 위한 계기이며 과거에는 인가전압을 수동으로 발전하여 사용하는 수동식이 사용 되었다. 최근 에는 Battery를 내장한 트랜지스터 발진기로 일정한 교번 전압을 발생시켜 이것을 승압, 정류하여 인가전원으로 사용하는 자동식인 트랜지스터식 Megger 또는 Battery operated insulation tester가 사용되고 있다.
절연저항 측정 후에는 절연체 내에 축적된 에너지를 방전시켜야 안전한 측정이 된다.

• Capacitance 충전전류 (Capacitance charging current)
절연체에 전압이 인가되면 절연체의 Capacitance에 충전되는 전류로 높은 전류 값에서 시작하여 갑자기 소멸 된다.

• 흡수전류(Absorption current)
흡수전류 또한 절연체에 전압이 인가되면 최초에 나타 나는 높은 전류로서 절연특성에 따라 비교적 늦은 비율로 감쇠되는 전류이다.

• 전도전류(Conduction current)
이 전류는 절연체 내부를 통해 흐르는 누설전류 이며 인가된 전압에 대해 항상 불변의 일정값을 유지하는데 시간이 지나면서 이 값이 증가되면 절연불량이다.

8. 접지저항 측정기 (Earth resistance tester)
접지저항, 액체저항 등의 측정용 계기로서 접지봉과 계기가 1조로 구성되어 있으며 Earth tester 또는 Resistance ohm meter라고도 한다.

9. 전력 측정장치 (Power tester)
교류전압계, 교류전류계 및 전력계가 1개의 Case에 내장된 계기로서 3Φ Power Line의 전력 및 각 상의 전압, 전류 측정이 가능하다

10. 회로 측정장치 (Circuit tester)
AC & DC 전압, DC 전류, 저항, Diode 등을 용이하게 측정하기 위한 기구로서 통칭 Tester, Multimeter, Universal tester라 한다. 지시부는 정격 전류의 작은 직류 전류계로 그곳에 각종의 보조회로를 붙이고 그것들을 다이얼로 변환하여 다양한 측정을 할 수 있도록 되어 있다.
직류 전류는 여러 종류의 배율기를 준비하여 측정 범위를 변화시킨다.
또 저항은 내장하고 있는 전지를 사용하여 전류를 흘리는 것으로 미리 조정 저항을 가감하여 저항이 0 인 눈금을 교정하여 두면 지시부에 저항 눈금을 붙일 수도 있다.
교류전압의 측정은 내부에 있는 Diode로 정류하고 나서 같은 지시부를 이용하는데 눈금은 직류의 경우와 조금씩 다르다. 단, 교류전류는 통상의 회로 시험기로는 측정할 수없다.
그리고 특수한 것으로는 정전용량의 측정이나 저주파 출력의 데시벨(dB, decibel) 지시를 할 수 있는 것도 있다. 회로시험기는 기기, 선로 등의 시험 혹은 수리 등을 위해서 특별한 정밀도가 요구되는 것을 제외하고 일상에 널리 사용되고 있다.

11. 전계식 불량애자 검출기
캐나다의 Hydro-Quebec과 Positron사에서 최초로 개발되었고 국내에서는 1996년 전력연구원에서 개발된바 있는 검출기이다. 현재 국내에서 흔히 사용하는 검출기로서 현수애자련 주변의 전계 분포를 측정하는 검출기이다.
검출기의 외형은 그림 21과 같이 U자 모양으로 되어 있으며 외부에 전계검출용 Probe, 애자의 크기에 맞도록 거리를 조절하는 Spacers, 검출기가 이동시에 직선운동을 하게 하는 Skid 등이 부착되었다. 또한 전계식 불량애자 검출기는 현수애자련의 전계를 정확하게 측정하여야 하므로 전계 측정용 Probe를 왕복 운동하여도 항상 애자련과 일정한 거리를 유지할 수 있는 구조로 되어 있다. 그림 22 는 검출기를 이용 애자련을 측정하는 모습을 보이고 있다.

• 검출원리 및 판정방법
전계식 불량애자 검출기는 현수 애자련에 분포된 축방 향의 전계의 크기를 측정, 분석하여 현수애자의 양부를 판정한다. 전계해석 도구를 이용하여 애자련의 등전위선을 해석하면 건전한 상태의 애자련의 등전위 곡선은 일정한 모양으로 전계가 분포되어 있으나 불량애자가 있을 경우 등전위 곡선이 건전애자와 비교시 왜곡되게 나타난다.
전계의 크기는 축방향분(E v )과 축과 직각방향분(E h )으로 분해하면 거의 일정한 크기로 나타나고 있다. 그러나 불량애자가 있는 개소의 전계방향은 애자련의 축과 거의 직각 방향으로 근접하게 되고, 전계의 크기를 분해하면 정상적인 현수애자만 있는 경우 보다 축방향의 전계(E v )는 매우 감소되지만 축과 직각방향의 전계(E h )는 거의 변화가 없음을 알 수가 있다.
따라서, 전계식 불량애자 검출기는 현수애자련에 분포된 축방향의 전계의 크기를 측정, 분석하여 현수애자의 양부를 판정하는 방법이다.

12. 휘스톤 브리지 (Wheatstone Bridge)
통용되는 명칭으로 L-3 Wheatstone Bridge, L-3 시험 기라고도 하며, 전원전압의 변동에 관계없이 0.1～10Ω 정도의 중저항을 정확하게 측정할 수 있는 계기이다.

13. 상회전 시험기
통용되는 명칭으로 상회전계, 검상기, 위상계 혹은 Phase Rotation Indicator라고도 한다. 원판의 회전방향에 의해 3상 전원의 상순을 확인할 수 있는 시험기로써 전압 용과 전류용이 있으며 원리상 3상 유도 전압식 전구와 Condenser식으로 구분한다.

14. 고장기록 장치
전력계통 상태 감시 장치의 종류는 Event Recorder, Fault Recorder, PQVF, 전력계통 감시 분석기 등이 있다.

• Event Recorder
전력계통에서 운전되고 있는 기기의 개폐 상태, 온도, 압력등 각종 변수들의 상태 변화를 시간대별로 기록하는 장치이다.

• Fault Recorder
전력계통에서 발생되는 비정상 상태, 과도상태 및 각종 고장 정보를 자동적으로 취득하는 장비이다.
주요 기능으로는 전압, 전류, 고장파형의 기록, 각종 보호계전기의 동작상황이 기록되며, 각각의 Analog/Event 채널에 대한 Trigger 설정이 가능하다.
전력계통에서 이상상태 발생시 고속 Micro Processor에서 감시 및 취득된 고장관련 정보가 Printer에서 자동적으로 출력되므로 사용자가 즉시 고장정보를 분석하여 사고 상황에 대처할 수 있도록 해주는 장치이다.

• PQVF (P : Power, Q : Reactive Power, V : Voltage, F : Frequency)
전력계통에 동요현상 발생시 유효전력, 무효전력, 전압, 주파수 등의 계통정수를 동적으로 측정할 수 있는 장치로 전력계통의 운전 상황을 진단할 수 있는 관측 장치라고할 수 있다.
특히 계통정수가 시간에 따라 변화하는 양 즉 △P/△T, △Q/△T, △V/△T, △F/△T등을 관측할 수 있어 계통의 정상 운전시의 동요 현상이나 계통 사고시의 동요 현상을 정확하게 관측할 수 있다.
기록시간 단위는 디지털의 경우 0.1 초 또는 1 Cycle 까지 가능하며 또 기록 시간은 대체로 계통 동요현상 발생 1∼2 초 전부터 10∼20 초간 계속 기록할 수 있다.
입력 및 출력과정은 디지탈의 경우 우선 전압, 전류 신호를 계측용 변성기로부터 받아 매 단위시간(0.1초 또는 1Cycle)마다 실효치 전압, 주파수, 유효전력, 무효전력의 연산을 한후 디지털 신호로 변환하여 반도체 메모리에 기록시킨다.
만약 기록의 기동조건이 만족되면 Memory에 기억된 내용을 자기 테이프에 전송 기록하며 자기 테이프의 기록은 다시 수치 및 파형으로 출력된다.

15. 전력품질 감시시스템
Microprocessor를 기반으로 한 3상 디지털 전력품질 감시/제어장치로써 전력설비의 PT, CT로부터 직접신호를 취득하며 전력사용 실태분석, 릴레이동작 제어, 파형 및고조파 분석 등의 전력품질 감시장치이다.
3상 전압/전류의 신호취득으로 전압, 전류, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 주파수 역률 등을 실시간 정밀측정하고 임의의 설정기간 동안의 평균값, 최대값, 최소값 계측이 가능하다. 또한 고조파 분석을 위하여 3상 입력전압, 전류의 파형을 고속 샘플링하여 저장하며 분석결과를 그래프와 테이블로 표시하여 사용자가 고조파에 대한 정보를 알기 쉽게 나타낸다.

16. 써어지 임피던스 측정기 (Surge impedance tester)
철탑의 과도 접지저항을 측정하는 것으로써 과도 접지 저항에는 유도성, 평탄성 및 용량성이 있다.

• 유도성(Inductive type)
1) 다음과 같이 1～2 μs 동안은 정상치보다 높은 저항치로 나타나고, 점차적으로 저하하여 정상치에 가까워진다.

2) 대지 고유저항이 비교적 낮을때(대개 800 Ω-m이하) 는 대지 누설저항이 접지선의 Surge Impedance 보다 적어 각 부에서 부극성의 반사에 의해 접지저항은 시간의 경과에 따라 감소해서 과도특성은 유도성으로 나타난다.
3) 초기 과도저항이 정상 저항보다 크므로 정상치로 내뢰성을 검토하는 것은 위험하다.

• 용량성 (Capacitive type)
1) 다음과 같이 1～2 ㎲ 동안 정상치보다 상당히 낮은 값으로 되었다가 점차로 상승하여 정상치에 접근한다.

2) 대지고유저항이 비교적 클때(대개 1,500 Ω-m이상)는 대지누설 저항이 접지선의 Surge impedance보다 크게 되어 정극성의 반사 때문에 접지저항이 시간의 경과에 따라 상승해서 용량성으로 나타난다.
3) 과도저항은 정상저항 이하로 되므로 정상저항으로 내뢰를 검토하여도 안전하다.

• 평탄성(Flat type)
1) 다음과 같이 1～2 μs간에서 정상치보다 상당히 저하 하였다가 그 후는 거의 평탄하게 된다.(정상치 근방에서) 2) 대지 고유저항이 보통일 때(대개 800～1,500 Ω-m) 3) 과도저항은 정상저항 이하로 되므로 정상치로 내뢰를 검토하여도 된다.

• 측정기의 원리
철탑 Impedance Z 1 에 단극성 정전류 Impulse 0.4A를 1 ㎲∼256㎲ 동안 흘려 전위의 과도현상을 측정하는 것이 다. 그렇게 하기 위해서 전류 보조 접지단자로부터 철탑에 0.4A의 전류를 흘리기 위해서 발생하는 전압은 보조전선의 Impedance Z 2 와 접지봉의 Impedance Z 3 를 더한것에 0.4A를 건 높은 전압이 발생한다.
그래서 철탑 Impedance Z 1 에 0.4 A가 흐르는 것에 의하여 Z 1 의 양단에는 (0.4×Z 1 ) V의 전압이 발생한다. 그 전압을 전압 보조 접지점과 철탑간에 두고 측정하여 Z 1 을 산출해 낸다.

또 전압 보조접지의 Impedance Z4는 최대 3 ㏀이라고 하지만 한전이 사용하고 있는 기기는 1.5 ㏀으로 되어 있고 또 내부 Impedance가 30 ㏀ 으로 높기 때문에 생기는 측정 오차율는 1.5÷30＝5 %가 된다.

17. 변류기 시험기 (CT tester)
휴대용 변류기 시험기는 발전소 및 변전소 등에 설치된 계전기 및 계측용 변류기의 여자특성, 권수비, 극성 및 상차각 등을 시험하는 장치이다.
이 장치는 Microprocessor에 의하여 전압 및 전류를 측정하고 변류기의 특성을 판정하며, 측정 데이터, 여자곡선 그래프 및 특성 등을 프린터에 출력해 준다.

18. 고조파 측정기 (Harmonic tester)
최근 정보, 통신산업의 발전 및 생활수준의 향상에 따라 정보통신, 사무자동화, on-line service, 전산, 정밀제어 기기 등의 보급 증가에 따라 많은 수용가에서는 지금까지큰 문제시 되지 않았던 전력품질에 대한 요구가 급격히 증가하고 있다. 고조파는 공급계통의 기본 주파수(정현파, 60 Hz)의 정수배 주파수를 가지는 사인파 전압․전류를 말하며 왜곡된 파형은 기본파와 고조파의 합으로 분리할 수 있다.

고조파는 전력계통에 사용되는 부하와 기기의 비직선성 특성에 의해 발생되며 그 영향으로는 과부하, 과열, 보호 계전기 오부동작, 소음발생 특정부품의 이상 등의 장해를 일으키고 소손, 절연열화, 수명저하, 용단 등의 악영향을 초래하게 된다.
고조파의 측정원리는 입력된 전압파형을 Sampling 하고 FFT(Fast Fourier Transform) 변환분석으로 기본파에 대한 각 차수별 고조파의 전압 Level을 계산 측정 하는 것이다.

19. Flicker 측정기
제철부하는 압연 스탠드에 재료가 물려 들어갈 때, 큰돌입전류가 흘러 재료가 토출될 때까지 부하전류가 지속 되며, 토출된 후는 무부하로 되는 특성을 지니고 있으며 아크로는 爐(노)속의 고철과 3상 전극과의 사이에 아크(Arc)를 발생시켜 그 열로 고철을 용해한다.

돌입전류에는 무효전력 성분이 많이 포함되어 있으므로 큰 전압 변동과 저차의 고조파를 발생 시키는데, 그 중에서도 10 ㎐ 주기의 전압변동은 사람의 눈에 가장 예민 하게 영향을 준다. 이 전압변동을 조명 플리커라 한다.
조명의 명멸은 사람의 눈의 감각에 의한 것 인데, 전압 변동의 주기(주파수)에 따라 다르며 시감도 계수 af로 표시할 수 있다.
플리커의 크기는 사람 눈의 명멸 시감도 계수를 가미해서 10㎐ 베이스로 등가 환산한 양으로 하여 ΔV 10 으로 표현한다.

Flicker 허용기준

구 분	허용 기준치	비 고
예측계산시	2.5 % 이하	최대전압 변동률로 표시
실 측 시	0.45 %V 이하	ΔV 10 으로 표시하며 1시간 평균치임.

과거에는 전력계통의 정태 입력을 모의하여 계전기의 응동특성을 시험하는 장비가 주류였으나, 근래에는 과도적 특성도 시험할 수 있도록 시험기 출력을 Programing 할 수 있는 장비, 인공위성 시간을 수신하여 원거리 송전 선로 양단에 설치된 계전기의 동시간 특성을 측정할 수있는 장비가 사용되고 있다.
보호계전기에 입력되는 전압, 전류치를 출력하여 계전 기의 응동특성, 동작시간 등을 시험하는 장비이다.
즉 전력계통의 전기적 상태를 모의하여 계전기가 전력 계통의 상태변화에 적절하게 응동하는지 여부를 시험하는 기기이므로 가변 전압원, 가변 전류원, 측정 timer 등으로 구성된다. 종류로는 단상용과 3상용이 있다.

과거에는 전력계통의 정태 입력을 모의하여 계전기의 응동특성을 시험하는 장비가 주류였으나, 근래에는 과도적 특성도 시험할 수 있도록 시험기 출력을 Programing 할 수 있는 장비, 인공위성 시간을 수신하여 원거리 송전 선로 양단에 설치된 계전기의 동시간 특성을 측정할 수있는 장비가 사용되고 있다.

21. 변압기 시험기 (Transformer tester)
변압기 고압측과 저압측에 3상 케이블을 연결하여 권선 비(전압비) 시험, 단락시험, 1차 여자전류 측정, 2차 여자 전류 측정, 특성시험, 극성시험에 사용되고 있다.
변압기 결선방식 Y-D, D-Y, D-D, Y-Y(Y : Y결선, D : Delta결선)에 따라 설정을 변경하여 시험이 가능하다.

22. 차단기 시험기 (Circuit Breaker tester)
차단기 개폐시간을 측정(동작시간 측정)하는 장비이다.
차단기 전압별로 정격차단시간은 170kV 이상에서는 3Hz, 미만에서는 5Hz이내 이어야한다. 그리고 정격 투입시간은 170kV 이상에서는 16.2Hz, 미만에서는 표준 동작책무에 지장이 없는 값으로 규정되어 있다.

23. 위상각계 (Phase angle multimeter)
부하를 공급하여 실 부하전류가 흐르는 상태에서, PT를 통한 기준전압과 CT를 통한 부하 전류사이의 위상관계를 Vector적으로 분석하고 사용 CT비에 대한 2차 전류 정상 유무를 확인할 수 있는 장비이다.
3 시 방향을 기준으로 하고 시계방향은 늦음, 반시계 방향은 빠름으로 표시한다.

24. 축전지 내부저항 진단장비
변전소 축전지의 축전지 Cell 전압, 내부저항, 온도 측정을 통해 정확한 성능 확인 및 판정이 가능한 장비이다.
축전지 Cell의 내부저항은 극판저항, 접촉저항, 전해액 저항 등의 합성저항으로 구성되어 있어 내부저항 값이 증가하게 되면 Cell의 성능이 크게 변화된 것으로 판정할 수있다.