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변압기이론

변압기의 냉각 및 절연방식

[건91-1] 변압기는 철심과 권선에서 발생하는 열에 의해 온도가 상승한다. 이를 냉각하기 위한 냉각방식을 ANSI 규격과 IEC 규격에 대해 설명하시오.
[건97-1] 변압기의 절연방식의 종류를 들고 설명하시오.

냉각방식별 IEC/ANSI 표시

구분냉각방식IECANSI
유입유입자냉식ONANOA
유입풍냉식ONAFFA
송유자냉식OFAN
송유풍냉식OFAFFOA
유입수냉식ONWFOW
송유수냉식OFWFFOW
건식통풍자냉식ANAA
통풍풍냉식AFAFA
밀폐자냉식ANANGA

IEC규격

– 첫번째 글자: 권선 냉각물질을 의미
O: 광유, 혼합유 (인화점 ≤ 300℃)
K: 난연성 절연유(인화점 > 300℃)
L: 불연성 절연유, G: 가스

– 두번째 글자: 권선 냉각물질의 순환방식
N: 자연순환방식, F: 강제순환방식

– 세번째 글 : 권선 냉각물질을 냉각하는 외부 냉각 물질
A: 공기, W: 물

– 네번째 글자: 외부 냉각물질의 순환방식
N: 자연순환방식, F: 강제순환방식

[예] ONAN: Natural Oil cooling (ON) Natural Air cooling (AN)
[예] OFAF: Forced Oil cooling (OF) Forced Air cooling (AF)

ANSI 규격

OA : Liquid-immersed Self-cooled
FA : Liquid-immersed Forced Air-cooled
FOA : Liquid-immersed Forced liquid-cooled
OW : Liquid-immersed Water-cooled
FOW : Liquid-immersed Liquid Air-cooled, Water-cooled
AA : Ventilated Forced Air-cooled
AFA : Ventilated Forced Air-cooled
GA : sealed Self-cooled

유입식 변압기의 냉각방식

유입 자냉식(ONAN/OA)

①냉각장치 : 판넬형 방열기(라디에이터)
②내부 발생 열은 오일의 대류에 의하여 외함 및 방열기에 전달되고 방사 및 공기의 대류에 의하여 대기 중에 발산시킨다. 60[MVA] 이하의 변압기에 적용한다.

유입 자냉식(ONAN/OA)

유입 풍냉식(ONAF/FA)

①냉각장치 : 판넬형 방열기+냉각 팬
②유입 자냉식의 방열기에 냉각 팬으로 바람을 내뿜어 방열효과를 증가시킨 방식으로 자냉식 변압기를 개조함으로써 25%정도 용량을 증가시킬 수 있다

유입 풍냉식(ONAF/FA)

송유 풍냉식(OFAF)

①냉각장치 : 유니쿨러
②오일을 강제순환시켜 내부 발생 열을 오일/공기 유닛 쿨러로 유도하여 대기 중에 발산시킨다. 60[MVA]를 초과하는 대용량 변압기에 적용한다

송유 풍냉식(OFAF)

송유 수냉식(OFWF/FOW)

①냉각장치 : 수냉식 유닛 쿨러 냉각탑
②오일을 강제 순환시키면 오일/물 유닛 쿨러를 사용하는 방식이다. 대기 중에 열의 발산이 곤란한 장소, 또는 물을 얻기 쉬운 장소에 적용한다.

송유 수냉식(OFWF/FOW)

변압기의 절연

변압기의 절연은 철심과 권선간, 권선의 턴간 절연, 권선 상호간 절연

절연물의 종류에 따른 최고 허용온도

[표]IEC – 60076 – 11

종별권선온도상승한도절연물온도상승비고
A종절연60105유입변압기
E종절연75120
B종절연80130몰드변압기
F종절연100155몰드변압기
H종절연125180건식변압기

[표]KS C 4311 – 2002 (건식변압기)

종별절연물의 최고온도 상승온도상승
A종절연10555
E종절연12075
B종절연13080
F종절연155100
H종절연180120
C종절연220150

절연매질에 따른 분류

(1)건식변압기
변압기 외함의 내부의 절연매질은 공기절연 방식으로 권선 상호간 및 철심간 절연은 대개 내열성이 높은 H종 절연물을 사용하여 절연한 변압기다.

(2)몰드 변압기
전기적 기계적 특성이 우수한 에폭시 수지로 권선을 함침한 변압기를 말하며, 몰드 변압기도 일종의 건식 변압기이다.
-소형 경량화 난연성 단락강도 향상 친환경성 유지보수(외관, 온도, 부분방전) 등의 편리성 등의 장점을 갖는다.(유입변압기와 비교해서)
-하지만 몰드변압기는 연면 절연특성이 취약한 단점을 같으나 최근에는 몰드 기술의 향상으로 절연성능에 있어서 안전성을 발휘하고 있다.

(3)유입변압기
절연유로 절연하는 한 변압기로 화재로 인한 피해가 크기 때문에 최근에는 수변전실에 설치되는 변압기는 몰드 변압기로 대체되고 있다. 유입식은 대개 A종 절연물로 권선절연

(4)가스 변압기
SF6로 절연하는 한 변압기를 말하며, 절연 성능이 우수하고 화재및 폭발의 위험이 없는 장점을 갖지만 SF6는 온난화 가스라는 큰 취약점을 갖는다.

절연방식에 따른 분류

절연방식내용적용
전절연회로의 공칭전압을 1.1로 나눈 값과
동일한 절연계급(호)으로 절연
비접지
저감절연1선지락시 대지전위 상승 낮아 낮은 정격의 피뢰기 채용으로
제한전압도 저하하여 변압기의 절연레벨도 저감하는 방식
전절연보다 낮게 절연, 회로 공칭전안의 약80%정도
직접접지
단절연변압기 절연강도를 선로단에서 중성점에 가까울수록 낮게 절연
유효접지계통에서 중성점 단자는 선로단의 1/3수준 절연
직접접지
균등절연권선의 모든 부분이 선로단의 절연강도와 동일 수준으로 절연
중성점 단자의 절연강도가 선로 단자와 동일한 경우 및 Δ결선
비접지
변압기
변압기의-등가회로와-임피던스
변압기의-저주파-특성
무부하-시험과-단락시험
단권-변압기
변압기의-병렬운전
예제
변압기의-각변위
변압기-결선방식
여자-돌입전류
고효율-변압기
변압기의-효율
변압기의-냉각-및-절연방식
변압기의-소음과-진동-대책
수용률-부등률-부하율
변압기-용량선정
변압기의-열화진단

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