5.발전기초2-제5장 소내 전기설비

- 소내 전기설비 

1. 변압기
변압기란 전자유도 작용에 의해서 교류전압을 다른 교류전압으로 변환시키는 기기 즉, 직원 사용 목적에 따라 필요한 전압으로 승압 또는 강압하는 전자기기이다. 발전소에서 생산된 전력은 발전기가 회전기이고, 발전기의 회전자가 위 상각을 갖도록 배치되어 있기 때문에 그 전압은 3상 교류 저옫로 낮은 것이 보통이다. 최근 건설되는 발전 플랜트의 발전기의 경우도 낮은 발전기의 단자전압을 가지고 있다. 이 정도의 낮은 발전전압으로 대전역을 장거리 송전하기엔 부적핣하므로 일반적으로 발전당에 승압변압기를 설치해서 대전역의 장거리 송전에 적당한 전압인 154kv 또는 765kV로 승압하여 송전하게 된다. 2. 변압기의 원리. 전자 유도현상에 관해 설명한다. 코 양 양단에 검류계를 연결하고 자석을 코일 속에 넣었다 빼는 동작을 반복하면 검 육의 지침이 좌우로 움직인다. 이대 자극을 코일 속에 넣을 때와 자극을 뺄 때 검류계의 움직임이 반대로 된다. 자극을 코일에 출입시킬 때 지침이 움직이는 것은 코일에 자력선의 변화를 주면 전압이 발생한다는 것을 의미하는 것으로 이와 같은 현상을 전자유도 작용이라 한다. 전자유도에 의해서 생기는 전압의 크기는 코일의 권수와 매초 당 자속의 변화량에 의해 정해진다. 이 관계를 전자유도에 관한 패러데이 법칙이라 한다. 2개의 전기회로 중 한쪽을 전원에 접속하고 다른 쪽은 부하에 접속하면 전력은 변성되어 부하에 전달된다. 이떄 전원에 접속된 권선을 2차 권선, 부하에 접속된 권선을 2차 권선이라고 한다. 또한 2개의 권선중 사용 전압이 높은 쪽을 고압권선 낮은 쪽은 저압권선이라고도 한다. 도체에 전류가 흐르면 주위에 재계가 형성되고 자 계 주위에 도체가 있으면 다시 전류가 발생한다. 변압기구조 및 부속장치이다. 변압기를 유효하게 작용시키기 위해서는 철심과 권선 이외에도 외부의 위험으로부터 변압기의 철심과 권선 등을 보호하기 위한 외함, 고 저압 측의 단자를 외부로 인출 시 도체를 변압기 외함과 절연시키기 위한 부싱, 절연 및 냉각 역할을 하는 절연유 전압조정을 위한 탭 전압조정기 발생 열을 방출하기 위한 냉각 장치 및 각종 보호장치 등으로 구성되어있다 첫 번째 전자유도 작용에 필요한 자속의 통로, 즉 자리회를 구성한다. 철심재료는 규소 함유량이 4% 정도인 강판을 성층하여 사용한다. 규소강판을 사용하는 이유는 철손을 감소시키기 위한 것이나 함유량이 너무 많으면 투자율이 저하하고 철심 가공이 어려워진다. 철심에서 발생하는 와류 손은 철심 두께의 2승에 비례하므로 얇을수록 좋다. 와류 손을 줄이기 위해 박강판을 여러 장 겹쳐서 제작하며 박강판 사이는 절연을 실시한다. 두 번째는 권선이다. 권선용 도체는 소용량 변압기에는 원형 동선을 주로 사용하고 대용량 변압기는 직사각형의 평가 동선을 사용한다. 권선의 배치는 고압 저압 2개의 권선과 철심을 쇄 교시시키는 방법에 따라 동심 배치와 교호 배치가 있다. 동심 배치는 철심의 외측에 저압권선을 감고 다시 절연해서 그 위에 고압권선을 감는 방법이다. 동심 배치는 주로 내철형에 쓰이고 고 저압권선 사이의 절연이 용이하므로 고전압 변압기에 적용된다. 철심과 권선 사이의 절연을 쉽게 하기 위하여 저압권선을 내측에 감는다. 교호배치는 고압권선과 저압권선을 교차시켜 감는 방법이다. 교호배치는 주로 외철형에 쓰이고 누설자속이 적으므로 대전류 변압기에 적용하면 유리하다. 제 번째는 절연유이다. 변압기유는 절연과 냉각 작용을 한다. 절연유의 상태는 변압기의 성능에 매우 큰 영향을 미치므로 절연유를 잘 선택하고 관리해야 한다. 절연유 열화 원인은 수분의 흡습 및 산화작용이 있다. 온도 변화에 의한 전연 유의 수축 팽창으로 대기 중의 습기가 변압기로 흡입되어 절연유를 열화시킨다... 산소가 절연유와 화학작용을 일으켜 산화되어 찌꺼기를 형성한다. 금속과의 접촉 또한 열화의 원인이 된다. 권선과 철심 등의 금속과 접촉하므로 산화된다. 절연테이프나 절연 광칠도 절연유의 열화에 큰 영향을 미친다. 절연유 사용 중 광선이 직접 쬐면 절연유가 열화되므로 특히 보고나 시 주의가 필요하다. 절연유는 주기적으로 열화 상태를 시험해야 한다. 사는가란 기름 1g 중에 함유된 지방산을 중화하는데 필요한 수산화칼륨의 mg 수로써 표시한다. 변압기 온도 변화에 따라 절연유가 수축 팽창되면서 대기 중의 공기가 변압기 내로 출입하게 된다. 고온의 절연유가 공기광 접촉하면 공기 중의 산소와 수분으로 인해 열화되어 절연 내력이 저하된다. 이러한 현상을 방지하기 위해 본 체 탱크 위에 작은 탱크를 설치한 것을 콘 서네잍라 한다. 콘서베이터는 절연유와 공기와의 접촉 면적을 적게 하고 침전물과 수분 배출이 용이하도록 되어있다. 냉각장치에 관해 설명해보고자 한다. 변압기의 수명은 절연물의 수명에 의해 정해지고 절연물의 열화 진행은 사용온도에 크게 좌우된다. 변압기 내부에서 발생하는 무부하 손과 부하 손은 전부 열로 되어 철심이나 권선 또는 절연물의 온도를 상승시킨다. 변압기의 수명을 잘 유지하기 위해 온도가 상승하지 않도록 해야 한다. 변압기 냉각 방법은 크게 공기를 이용하는 건식과 절연유를 이용하는 유입식이 있다. 건식 냉각법에는 기네 식과 풍랭식이 있다. 

 

이상 전기설비에 대해 알아보았다. 다음 포스트는 변압기의 특성에 대해 알아보고자 한다.