6.발전기초2- 제6장 변압기 일반특성

-변압기 일반특성 

변압기의 정격용량은 2차 단자에서 얻어지는 피상전력으로 표시된다. 변압기의 손실은 부하전류와 관계가 있는 부하손실과 부하전류와 관계가 없는 무부하 손실이다. 변압기에 부하를 걸지 않고 전압만 인가하더라도 철심이나 절연 물질에서 손실이 발생한다. 이를 무부하 손이라 하며 철손과 유전체 손으로 구분된다. 변압기에 부하를 걸면 부하전류가 흐르게 됨에 라 권선 저항에의 저항손이 발생하고, 도체 내에 발생하는 와전류에 의해 와류 손이 생긴다. 저항손과 와류 손의 합을 동선이라고 한다. 무부하 손은 철손이 대부분이고 부하곤 중에서는 동선이 대부분을 차지하기 때문에 변압기의 손실이라 하면 일반적으로 철손과 동선만 언급하는 경우가 많다. 효율은 압력과 출력의 비를 말하나, 변압기에서는 입력과 출력으로 계산하지 않고 출력과 손실을 측정하여 효율을 계산한다. 변압기 극성에 대해 알아보자. 극성이란 1 단자 간에 나타나는 유기 기전력의 방향을 표시하는 것이다. 변압기를 단독으로 운전할 경우에는 극성을 무시해도 별문제가 없으나, 3상 결선하거나 병렬 운전하는 경우에는 극성이 일치되게 결선해야 한다. 변압기의 극성은 제작 방법에 따라 감극성과 자극성으로 구분되며, 우리나라는 감극성으로 제작하는 것을 표준으로 하고 있다. 변압기 보호장치를 설명하고자 한다. 변압기 운전 중 여러 가지 원인에 의하여 발생하는 고장을 조기에 감지하여 파급사고를 방지해야 한다. 변압기에서 발생하는 고장의 종류는 다음과 같다. 권선 단락 및 층간단락, 권선과 철심 감의 절연 파괴에 의한 지락. 고압권선과 저압권선의 혼 촉, 단선, 부싱의 파손 및 염해에 의한 지락. 위에 고장에 대해 전기적으로 감지하는 보호장치와 기계적으로 감지하는 보호장치가 있다. 변압기 권선 사고를 전기적으로 감지하는 설비로는 다음의 두 종료가 있다. 전류 비율차동계전기란 입력전류와 출력전류 간의 차가 일정 비율 이상 시 동작하는 계전기. 변압기 내부고장에 대한 주 보호 역할을 한다. 가격은 비싸나 동작이 확실하다 과전류계전기란 전류가 규정치 이상 과대하게 흐를 경우 동작하는 계전기. 외부 고장이나 접지사고에 대한 보호 역할을 한다. 변압기 내부고장을 기계적으로 감지하는 설비는 다음 3가지 종류가 있다. 권선 소손이나 단락 등으로 인하여 발생하는 절연유 분해가스나 절연유 흐름을 감지하여 동작하는 계전기를 부흐홀쯔 계전기라 한다. 내부고장으로 발생하는 가스로 탱크 내부 압력이 급격히 상승할 때 동작하는 계전기를 충격압력 계전기라 하고 가스압을 검출하는 것과 유압을 검출하는 것이 있다. 

변압기의 적용을 알아보고자 한다. 주변압기란 발전기에서 발생한 전력을 송전전압으로 승압하기 위한 변압기를 주 변압기라 한다. 1차 측은 발전기의 상 분리 모선과 연결되며 2차 측은 발전기용 차단기 측 선로와 연결된다. 주 변압기 용량은 발전기 가능출력과 같게 하거나 소내 보조변압기 용량을 뺀 송전단 가능출력으로 하는 2가지 방법이 있다. 송전단 가능 추려 그를 할 경우 변압기의 용량이 적어지고 설치비와 손실이 감소하므로 많이 적용되고 있다. 고압 측에는 변압기 2차 전압을 계통전압을 맞추어 조정할 수 있도록 무부하 탭 절 환장치나 부하 탭 절 환장할지가 설치된다. 주 변압기의 결선의 1차 측은 결선 2차 측은 y 결선이라 하며 2차 측의 중성적인 계통에 의해 결정된 접지방식으로 접지된다. 중성적으로 접지되므로 고압 측 권선의 절연은 중성적으로 갈수록 절연을 낮게 하는 달 절연 방식을 채택한다. 냉각방식은 용량이 크기 때문에 대부분 송 유 풍랭식이 채용된다. 소내 보조변압기는 정상 운전 중 소내 보조기 동력 전원을 공급한다. 일밙겉으로 발전소 운전에 필요한 부하는 발전기 출력으로부터 공급받기 떄문에 보조 변압기 전원은 발전기 상 분리 모선에서 분기하여 공급받는다. 용량은 한 호기의 전체 부하에 보조 전력을 공급할 수 있는 용량으로 호기당 2대를 설치하는 것이 보통이다. 소내 보조변압기의 결선은 발전기 측-소내 고압 모선 측 결선을 하는 것이 일반적이고 발전기용량이 증대됨에 따라 부하 측을 2 권선으로 한 3상 3권에선 변압기를 많이 채택하는 추세이다. 전압강하를 고려하여 1차 측의 정격전압을 발전기 단자전압의 95%, 2차 측의 정격전압을 소내 고압 모선의 공칭전압의 100% 산정한다. 냉각방식은 용량이 30mva 이하인 경우는 유압 자 냉 식이며, 그 이상의 용량은 유입 풍랭식 또는 송 유 풍랭식이 적용된다. 기동 변압기는 유닛을 기동할 때 소내 보조기 전원을 수전하기 위한 것으로 계통전압을 소내 고압 전압으로 강압하는 변압기이다. 기동 변압기의 용량은 소내 보조 변압기와 거의 같다. 수전용 전원을 취하는 경우, 변압기 크기는 고압 측 전압이 높기 때문에 보조변압기보다 크고 본체의 구조는 주 변압기와 거의 같다. 발전기 2대를 한 조로 설치하는 경우 기동 변압기는 1대만 설치하여 기동 한 호기씩 실시하도록 한다. 플랜트에서는 보조변압기와 동일 용량의 기동용 변압기 2대를 공용으로 사용하거나, 각호기에 상대 호기의 기동변압기를 2 대식 설치하여 운영한다. 유닛 기동 후 출력이 25% 정도에 도달하면 소내 부하를 보조변압기로 절환시킨다. 복수 유닛의 경우 기동 변압기는 정상 운전 중 두 유닛의 공통 부하를 담당하고 보조 변압기 사고 시 소내 부하를 담당할 수 있도록 한다. 

 

여기까지 변압기에 대해 알아보았다. 다음은 단로기에 대해 알아보자.