주상 변압기와 변압기 유

주상 변압기

단상과 3 상의 두 종류가 있다. 전주의 배전선에 공급되는 1차전 압인 3,300V 또는 6,600V(볼트)의 고전압을 실제 가정에 공급되는 2차전 압인 110V 또는 220V의 저전압으로 만든다. 용량은 2, 3, 5~50 kVA에 걸쳐서 9가지의 표준값이 있는데 특별히 경량구조로 만든 75, 100, 133 kVA인 것도 있다. 대부분 강철판으로 만든 상자 안에 철심과 권선으로 된 변압장치를 넣은 구조로 만든다.

철심과 권선은 고전압을 견디기 위해 절연유 속에 있다. 철심으로 이전에는 규소판이 사용되었으나 최근에는 거의 규소강대로 바뀌어서 맴돌이 전류나 자체 저항에 의한 손실이 줄어들었다. 1차 단자·2차 단자 모두 퓨즈를 통해서 선로에 이어진다. 또 2차 권선은 안전 접지가 되어 있다.

1) 변압기 유

변압기유는 절연 및 냉각의 매질역할을 겸하는 것으로 트랜스유(油)라고도 한다. 특성은 절연파괴 전압이 크고 냉각 작용이 좋으며, 장기간 사용해도 산화 변질이 적고 부식되지 않아야 한다. 또 매우 추운 곳에서도 주상변압기 등에서 지장 없이 사용할 수 있을 만큼 유동점이 낮고 100 ℃ 부근의 온도로 증발 감량이 적은 것 등이 요구된다.

전기 절연유는 한국산업규격 KS C 2301에 규정되어 있으며, 주성분이 광유인 것에는 1호(유입콘덴서 ·유입 케이블 등에 사용하는 것), 2호(주로 유입변압기, 유입 차단기 등에 사용하는 것), 3호(주로 매우 추운 곳 이외의 장소에서 사용되는 유입변압기 ·유입 차단기 등에 사용하는 것), 4호(주로 고전압 대용량 유입변압기에 사용되는 것) 등 네 종류가 규정되어 있다.

변압기는 온도 변화 및 부하변동에 의해 기름의 온도가 변화하고 부피가 수축, 팽창하므로 외부의 공기가 유입한다. 이것을 변압기의 호흡작용이라고 하는데 호흡작용으로 인해 수분 및 불순물이 혼입 하여, 절연내력의 저하, 장기간 사용하면 화학적으로 변화가 일어나게 되어 침전물이 생기는데 이를 변압기유의 열화라 한다.

변압기의 열화방지를 위해 컨서베이터를 변압기 상부에 설치하여 열화를 방지한다. 침전물이나 수분은 컨 서베이터의 하부에 처지게 되므로 배유 밸브를 열어 배출시킨다. 화학적 방법인 DBPC나 실리카겔 같은 산화방지제를 온 입시 키는 방법을 겸용하여 기름의 열화방지를 한다. 방출 안전장치는 변압기에 고장이 생겨 기름의 팽창 또는 가스가 발생할 경우 외함이 폭발할 우려가 있어 베크라이트판 또는 유리판으로 만든 안전판을 설치한다.

2) 변압기 유 구비 조건

절연내력이 30kv, 2.5mm 이상이어야 하고 비열 및 열전도률이 크며 점도가 용도에 따라 낮고 냉각 효과가 커야 한다. 화학적으로 안정되어 변질되지 않아야 하며, 인화점은 130℃ 이하로 낮아야 한다.

3) 변압기유 냉각방식

변압기는 회전부분이 없기 때문에 효율은 양호하나 냉각 작용이 회전기계에 비하여 불충분하다. 또 대용량의 변압기일수록 열 방 산이 곤란하여 온도 상승이 크게 되기 때문에 용량에 따라 건식자냉식, 건풍식냉식. 유입자냉식, 유입 풍냉식, 유입 수랭식, 유입송냉식 등 여러 가지 냉각방식을 실시하고 있다. 건식 자냉식은 기름을 쓰지 않고 철심 및 권선이 공간에 의해 자연적으로 냉각되게 하며 보통 20kv 이하의 계기용 변압기에 많이 사용되고 건식 풍냉식은 송풍기에 의해 강제 냉각시키는 방법이며, 운정중의 허용 온도는 140℃이다.

유입 자냉식은 유입 변압기가 자연 냉각되는 방식으로 주상 변압기 등에 많이 사용되며 방열기 등을 붙여 냉각 효과를 각제 한다. 유입 풍냉식은 유입 자냉식의 방열기에 강제 통풍해서 냉각시키는 방법이다. 유입 수랭식은 변압기 내에 냉각수용 파이프를 통해 기름을 강제 냉각시키며, 냉각수는 펌프로 강제 귀한 시켜 대용량에 적합하다.

4) 임피던스 전압

변압기 임피던스는 누설자 속에 의한 리액턴스 분과 권선 저항에 의한 저항분이 있으며, 변압기 2차를 단락 하고 서서히 전압을 증가하여 1차 단락전류가 1차 정격전류와 같게 될 때 나타나는 전압을 임피던스 전압이라고 하며, 임피던스 전압일 경우 입력을 임피던스 와트라 한다.