[공부 기록] 전력사용시설물 설비 설계_전원설비_수•변전 설비 4

수•변전 설비
수•변전 설비용 기기

 

| 수•변전 설비용 기기

1. 변압기(transformer)
(1) 변압기 결선의 예
 

(2) 변압기 각종 결선 방식
델타-델타, Y-Y, Y-델타, 델타-Y, V-V
 
(3) 단상 변압기 3대와 3상 변압기의 장, 단점
1) 단상 변압기 3대 사용
   ① 설치면적이 넓어진다.
   ② 기기의 가격도 비싸진다.
   ③ 효율도 3상에 비해 약간 떨어진다.
   ④ 다만 1대 고장 시 그대로 V 결선하여 3상을 사용할 수 있어 유리하다(3대의 57.7[%] 출력가능)
 
2) 3상 변압기 1대 사용
   ① 제조기술의 향상으로 자체원인에 의한 사고빈도가 적다
   ② 빌딩이나 공장 등과 같이 최소의 면적이 요구되는 장소에 적합하다.
   ③ 가격이 다소 저렴하기 때문에 3상 변압기를 많이 활용하고 있다.
 
(4) 변압기의 정격
변압기의 정격이란 정해진 규격에 적합한 범위 내에서 사용할 수 있는 한도를 말하고 전압, 전류, 주파수, 용량, 역률 등으로 결정되며 명판에 표시된다.
1) 정격용량의 단위는 [kVA], [MVA]
2) 정격용량[kVA]=정격2차전압*정격2차전류*10^-3
여기서, 정격 2차 전압 : 정격 1차 전압 * 1/a
             정격 2차 전류 : 정격 1차 전류 * a
a:권수비
 
(5) 변압기 병렬운전의 조건
부하의 증가나 고장 시 공급능력 저하방지, 부하변동 등에 대응 및 경제적인 면을 고려하여 변압기를 병렬운전할 필요성이 있다.
1) 변압기 병렬운전의 조건
   ① 1, 2차 정격전압 및 극성이 같을 것(과대한 순환전류에 의하여 변압기 소손)
   ② 3상에서는 상회전 방향 및 위상 변위가 같을 것
   ③ 각 변압기의 %임피던스가 같을 것
   ④ 권선비가 같을 것
   ⑤ 정격용량비가 1:3 이내일 것
 
2) 병렬운전이 적합하지 않은 경우
   ① 부하의 합계가 변압기 정격용량보다 큰 경우
   ② 병렬운전 중 어느 변압기의 무부하 순환전류가 정격전류의 10[%]를 초과하는 경우
   ③ 순환전류와 부하전류값의 합이 정격부하의 110[%]를 넘는 경우
 
(6) 변압기의 임피던스 전압(%Z)
변압기의 임피던스 전압은 변압기 2차측을 단락하여 1차측에 정격주파수의 저전압을 인가하여 1차측, 2차측에 정격전류를 보냈을 때의 1차 전압을 말.
임피던스 전압이 작으면 변압기의 전압변동은 작아지지만 단락전류가 증가하여 손실비(부하손/무부하손)가 작아지며 임피던스 전압이 클 경우에는 그 반대로 된다.
 
(7) 변압기의 Tap 전압
변압기의 tap은 수전전압과 사용에 필요한 전압에 맞게 선정해야함.
 
(8) 변압기의 종류
1) 유입변압기(oil-filled transformer)
유입변압기는 철심에 감은 코일을 절연류로 절연한 것으로, 일반적으로 A종 절연(허용최고온도 105[℃]) 변압기이다.
일반적으로 옥외용으로 사용.
  ① 장점
      ㉠ 가격이 저렴하다.
      ㉡ 소음이 적으며 충격 내 전압이 높아 차단기 2차측에 별도의 SA를 시설하지 않아도 된다.
      ㉢ 옥내, 옥외 등 설치장소에 구애를 받지 않는다.
 
  ② 단점
      ㉠ 절연유의 발화온도가 낮고 연소성이 있으므로 대용량 변압기는 안전장치가 필요
      ㉡ 절연물의 내화온도가 A종(105[℃])으로 과부하 시 열화되기 쉽다.
      ㉢ 옥내에 설치할 경우 오일의 유출 등을 고려한 시설이 요구된다.
 
2) 건식변압기(dry type transformer)
유입변압기에 비해 전기 절연유를 사용하지 않는 변압기를 건식 변압기라 하며, 건식 변압기는 빌딩이나 특히 화재의 위험성이 있는 장소의 전원변압기로 사용되고 있다.
  ① 장점
      ㉠ 화재의 위험이 없고 가볍다
      ㉡ 유지보수가 편리하다
 
  ② 단점
      ㉠ 타 변압기에 비하여 소음이 크다
      ㉡ 일반적으로 저압에 사용되며 6.6kV 이하에서 주로 사용된다
      ㉢ 특고압의 경우 공기의 조건에 따라 절연특성이 불안하다
      ㉣ 권선이 외부로 노출되어 접촉에 의한 사고위험이 있다
 
3) 몰드 변압기(mold transformer)
   ① 장점
       ㉠ 난연, 절연에 신뢰성이 있다
       ㉡ 내진, 내습성에 좋다
       ㉢ 소형, 경량화가 가능
       ㉣ 저전력 손실이 일어난다
       ㉤ 단시간 과부하에 좋다
       ㉥ 반입, 반출이 용이하다
 
  ② 단점
      ㉠ 가격이 비싸다
      ㉡ 500kVA급 이상의 대형은 잔류응력이나 집중응력이 발생하기 쉽고 자기발열에 의해 crack의 요인이 있다
      ㉢ 내전압 성능이 낮으므로 특히 VCB와 같이 고속도 차단개폐하는 차단기와 조합할 경우에는 서지 흡수기를 채용해야 한다. 단, 유입식은 oil 성능에 의해 소음의 문제가 경감되고, 내전압 성능이 우수하여 서지 흡수기가 필요하지 않다
      ㉣ epoxy 수지표면의 전위가 거의 상규 대지전압이 되므로 사람이 수지표면에 접촉할 때에는 충전전류는 작지만 충격을 받을 수 있으므로 주의를 요한다
      ㉤ 옥외 설치 및 대용량 제작이 곤란하다
 
4) 아몰퍼스 변압기(amorphous transformer)
5) 초전도 변압기(super conducting transformer)
 
(9) 변압기 단락강도 시험방법
1) ANSI/IEEE 규격에 의한 시험방법
2) 국제전기규격에 의한 시험방법
 
(10) 시험전류의 계산법
1) ANSI/IEEE C57.12.00
2) 국제전기규격